1

Tên nhiệm vụ: Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ tái chế dầu mỡ ăn thải trên địa bàn thành phố Hà Nội để sản xuất vật liệu polymer phân hủy sinh học polyhydroxyalkanoate (PHAs)

2

3

4

Mã số nhiệm vụ (nếu có): CT05/02-2023-3

5

Tên tổ chức chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

6

Cơ quan chủ quản: Bộ Giáo dục và Đào tạo

7

Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS. Nguyễn Tiến Dũng

8

Danh sách cá nhân tham gia nhiệm vụ: TS. Phan Duệ Thanh ThS. Trần Thị Định ThS. Tống Thị Mơ ThS. Trần Thị Loan TS. Nguyễn Thị Bích Việt PGS. TS. Nguyễn Minh Ngọc TS. Phạm Quang Trung TS. Hồ Phương Hiền ThS. Vũ Thị Huệ Ths.Lương Thị Thanh Ths. Ngô Thúy Vân CN. Phạm Thị Hồng Hoa ThS. Vũ Thi Tình ThS. Lê Huy Nguyên

9

Mục tiêu nghiên cứu:

Xây dựng được quy trình công nghệ tái chế dầu mỡ ăn thải để sản xuất Polymer phân hủy sinh học PHAs, chế tạo sản phẩm nhựa sinh học dung một lần.

10

Tóm tắt nội dung nghiên cứu chính:

Tóm tắt nội dung nghiên cứu chính:

Nội dung 1: Cơ sở lý luận

Nội dung 2: Thực trạng về dầu mỡ ăn thải trong cộng đồng trên địa bàn thành phố Hà Nội

Nội dung 3: Thu thập xử lý và đánh giá hàm lượng các loại axít béo trong dầu ăn thải

Nội dung 4: Nghiên cứu tuyển chọn, giữ giống và nhân giống vi khuẩn

Nội dung 5: Nghiên cứu xác định điều kiện phù hợp cho sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn trong thiết bị lên men quy mô 2L, 10L, 100L

Nội dung 6: Nghiên cứu tinh sạch PHAs, xác định cấu trúc phân tử và đánh giá đặc tính hóa lý của PHAs tinh sạch

Nội dung 7: Nghiên cứu biến tính tinh bột

Nội dung 8: Xác định đặc trưng vật liệu blend PHAs/tinh bột

Nội dung 9: Đánh giá các tính chất cơ học, khả năng phân hủy sinh học của bát nhựa từ vật liệu blend PHAs/TB biến tính.

Nội dung 10: Đánh giá hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường

Nội dung 11: Xây dựng báo cáo đánh giá, tổng kết đề tài

11

Lĩnh vực nghiên cứu: Kỹ thuật môi trường và địa chất, địa kỹ thuật

12

Mục tiêu kinh tế xã hội của nhiệm vụ:

Đề tài nghiên cứu này mang lại lợi ích rất lớn cho xã hội như: tăng giá trị sử dụng của dầu ăn phế thải, giảm giá thành sản xuất nhựa phân hủy sinh học, đưa sản phẩm nhựa phân hủy sinh học vào cuộc sống nhằm góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường. Đề tài nghiên cứu cũng góp phần nâng cao nhận thức của người dân về vấn đề ô nhiễm rác thải nhựa, định hướng người dân sử dụng các sản phẩm thân thiện với môi trường. Bên cạnh đó, đề tài cũng góp phần nâng cao năng lực sản xuất và kinh doanh sản phẩm nhựa phân hủy sinh học của doanh nghiệp trên địa bàn thành phố Hà Nội.

13

Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu xây dựng qui trình chuyển hóá dầu ăn thải thành nguyên liệu nhựa sinh học PHA

Phương pháp xây dựng quy trình lên men

Quy trình lên men được thiết kế theo phương pháp giật cấp, cấp độ sau sẽ gấp cấp độ trước 10-20 lần. Vì vậy, trong nghiên cứu này quy trình lên men sẽ được thiết kế trong các thiết bị lên men với các thể tích như 2 L, 10 L, 100 L (Hình 4). Trong quá trình xây dựng sẽ phải tiến hành nghiên cứu xác định các thông số về dinh dưỡng cho phù hợp với từng thể tích lên men.

Phương pháp xác định thành phần và hàm lượng acid béo trong dầu ăn thải

Thành phần và hàm lượng acid béo trong dầu ăn thải được xác định bằng phương pháp sắc kí khí (GC) theo phương pháp đã được mô tả bởi Thược và cộng sự (Thuoc et al. 2019)

Phương pháp xác định khối lượng tế bào khô (CDW)

Sinh khối khô của tế bào trong mỗi mẫu thí nghiệm được giữ lại để phân tích hàm lượng PHA có trong tế bào (Thuoc et al., 2019).

Phương pháp sắc kí khí, phân tích hàm lượng PHA có trong tế bào

Hàm lượng PHA tích lũy trong tế bào vi khuẩn được xác định theo phương pháp đã được công bố bởi Thuóc et al. (2019). Mẫu PHA tinh sạch của công ty Sigma được sử dụng làm chất chuẩn để xây dựng đồ thị chuẩn.

Nghiên cứu xác định phương pháp phù hợp để phá tế bào vi khuẩn C. Necator đề thu hạt PHA tinh sạch.

Nghiên cứu xác định cấu trúc và đánh giá tính chất hóa lý của nguyên liệu PHAs tinh sạch thu được.

Phương pháp phân tích cầu trúc hóa học của PHA tích lũy trong tế bào vi khuẩn được xác định bằng 1H-NMR. Các polymer tinh khiết được hòa tan trong CDCI3 ở nồng độ 10 mg/mL và được phân tích cộng hưởng từ hạt nhân, tần số 500 MHz bằng cách sử dụng quang phổ kế ARX500 (Bruker, Hoa Kỳ). Khối lượng phân tử của polymer được xác định bằng cách sử dụng sắc ký thấm gel (Agilent 1200 GPC, Mỹ). Thuộc tính nhiệt của vật liệu PHA được phân tích trên máy quét nhiệt vi sai DSC 60A (Shimadzu, Nhật Bản).

Phương pháp tạo tinh bột biến tính

Tinh bột được biến tính bằng một số phương pháp vật lí, hóá học và phương pháp kết hợp nhằm tạo ra tinh bột biến tính tương thích với PHA và làm tăng tính chất cơ lí của vật liệu blend PHA/tinh bột biến tính.

Phương pháp phối trộn tinh bột biến tính với PHA tinh sạch

Tinh bột biến tính được phối trộn với PHA theo những nồng độ khác nhau sau đó sử dụng máy đùn để tạo ra vật liệu polymer phối trộn

Phương pháp xác định cấu trúc và đánh giá tính chất hóa lý của nguyên liệu polymer phối trộn

Vật liệu blend PHA/tinh bột biến tính được xác định đặc trưng và đánh giá tính chất theo các phương pháp sau: phân tích hình thái bề mặt: SEM, TEM phân tích các nhóm chức bề mặt: FTIR

Phương pháp đánh giá tốc độ phân hủy của PHA

Các mẫu được cân trước khi tiến hành thí nghiệm (m₁) và được đặt trong các túi lưới. Các mẫu được chôn lấp ở các điều kiện sinh thái khác nhau với các độ sâu khác nhau. Sau các khoảng thời gian khác nhau, các túi mẫu được thu thập, rửa bằng nước cất. Các mẫu PHA được sấy khô ở nhiệt độ 60°C trong thời gian 24h.

Hiệu chỉnh, hoàn thiện các quy trình

Tổng hợp các số liệu của các quá trình lên men, điều chỉnh và đưa ra qui trình sản xuất hoàn thiện.

14

Sản phẩm khoa học và công nghệ dự kiến:

Dạng I: Mẫu (model, maket); Sản phẩm (là hàng hoá, có thể được tiêu thụ trên thị trường)…

Vật liệu PHAs từ dầu mỡ ăn thải tái chế.

Bát nhựa phân hủy sinh học

Cốc nhựa PHSH

Dạng II: Nguyên lý ứng dụng; Phương pháp; Tiêu chuẩn; Quy phạm; Phần mềm máy tính; Bản vẽ thiết kế; Quy trình công nghệ; Sơ đồ, bản đồ…

Phương án thu thập dầu mỡ ăn thải trong cộng đồng trên địa bàn thành phố Hà Nội.

Bộ quy trình công nghệ tái chế dầu mỡ ăn thải để sản xuất polymer phân hủy sinh học PHAS

Quy trình phối trộn PHAs thu được và tinh bột sắn; tiêu chuẩn chất lượng hỗn hợp polymer phối trộn

Quy trình sản xuất một số sản phẩm nhựa dùng một lần từ PHAs thu được; tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm nhựa dùng một lần sản xuất được

Báo cáo đánh gia khả năng phân hủy sinh học của sản phẩm

Báo cáo công việc

Báo cáo tổng kết và báo cáo tóm tắt đề tài

Hồ sơ pháp lý

Hồ sơ chứng nhận kết quả

02 USB

Dạng III: Bài báo; sách chuyên khảo và các sản phẩm khác

01 Bài báo khoa học; Hỗ trợ đào tạo; Đăng ký sở hữu trí tuệ

15

Địa chỉ và quy mô ứng dụng dự kiến: - Đề tài có liên kết với 10 nhà hàng trên địa bàn Hà Nội để thu gom dầu mỡ thải làm nguyên liệu để sản xuất nhựa sinh học. - Có thể ứng dụng để sản xuất nhựa phân hủy sinh học tại các công ty nhựa, có thể triển khai ngay tại công ty TNHH sản xuất và thương mại Sắc Màu Việt Nam để sản xuất các sản phẩm nhựa dùng 1 lần như bát, đĩa, ống hút...

16

Thời gian thực hiện: 24 tháng (từ 11/2023 đến 10/2025)

17

Kinh phí được phê duyệt: 2.350 triệu đồng
trong đó:

18

Quyết định phê duyệt: số ngày 01 tháng Tháng 1 năm 1970

19

Hợp đồng thực hiện: số ngày 01 tháng Tháng 1 năm 1970