Dầu có độc tính cao và tương đối bền vững. Do đó, ô nhiễm do dầu thường gây tác động rất xấu đến môi trường. Trong các giải pháp nghiên cứu xử lý ô nhiễm do dầu, việc sử dụng vật liệu cellulose và các chế phẩm sinh học được xem là hiệu quả, dễ thực hiện và thân thiện với môi trường.

Trên phương diện hóa học, dầu là hỗn hợp của hydrocarbone với lưu huỳnh, nitơ và các hợp chất khác; tồn tại dưới dạng chất lỏng có độ sánh, nhờn, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước và không tan trong nước. Dầu bị oxy hóa rất chậm và có thể tồn tại nhiều năm.

Một số sản phẩm từ dầu (Nguồn: khoahoc.tv)

Ô nhiễm dầu có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau như: sự cố tràn dầu; rò rỉ trong quá trình vận chuyển, lưu trữ và sử dụng dầu; chảy tràn do quá trình súc rửa các thiết bị máy móc chứa dầu,…

Khi có sự cố tràn dầu trên biển, tác động của sóng, gió và dòng chảy sẽ làm tăng độ loang của dầu trên bề mặt nước biển và dạt vào bờ. Các màng dầu hạn chế khả năng trao đổi oxy giữa không khí và nước, làm giảm lượng oxy trong nước. Ô nhiễm dầu trong thời gian dài sẽ làm suy giảm lượng cá thể sinh vật, phá hủy hệ sinh thái ven bờ như: rừng ngập mặn, cỏ biển, vùng triều bãi cát, đầm phá và các rạn san hô. Khi có sự cố tràn, rò rỉ dầu trên mặt đất, dù chỉ một lớp mỏng cũng sẽ khiến cho các kết cấu và đặc tính lý hóa tính của đất bị thay đổi, các hạt keo đất bị trơ và mất đi khả năng hấp phụ - trao đổi. Dầu thấm xuống mạch nước ngầm sẽ gây ô nhiễm cho nguồn nước.

Thống kê của Trung tâm Ứng phó sự cố môi trường Việt Nam cho thấy, từ tháng 1/1992 đến tháng 2/2023 đã có 225 sự cố tràn dầu xảy ra tại Việt Nam. Trong đó, sự cố tràn dầu ở ven bờ xảy ra nhiều nhất, do mật độ lưu thông tàu thuyền lớn. Theo ông Phạm Văn Sơn (Tổng Thư ký Hội bảo vệ thiên nhiên và Môi trường Việt Nam), một trong nguyên nhân ô nhiễm biển là do dầu thải từ các cơ sở trên bờ, các cửa hàng xăng dầu, các trạm sửa chữa cơ khí, rửa xe,… thải ra sông, chảy ra biển, nước nhiễm dầu đáy tàu của hơn 100 ngàn tàu thuyền đánh cá hàng ngày xả trực tiếp ra biển không qua xử lý,... Tổng lượng dầu thải từ các nguồn này cao gấp nhiều lần so với tổng lượng dầu gộp lại từ các sự cố tràn dầu gây ra.

Các khu vực xảy ra sự cố tràn dầu tại Việt Nam trong giai đoạn từ tháng 01/1992 - 02/2023 (Nguồn: Tạp chí Tài nguyên và Môi trường)

Ô nhiễm dầu, nếu không được xử lý triệt để, là mối nguy hại lớn với môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, các nhà khoa học trong nước đã có nhiều nghiên cứu nhằm tạo ra các giải pháp xử lý ô nhiễm dầu hiệu quả, dễ ứng dụng và thân thiện với môi trường.

Xử lý ô nhiễm dầu bằng vật liệu cellulose

Năm 2019, Viện Dầu khí Việt Nam đã công bố “Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá vật liệu siêu xốp ứng dụng xử lý dầu tràn dựa trên cellulose tự nhiên trích ly từ giấy in thải”, tạo ra vật liệu aero-cellulose tổng hợp từ sợi cellulose trích ly (độ tinh khiết 95%) từ nguồn giấy in thải có thể thu hồi từ 30-45g dầu không lẫn nước trên mỗi gram vật liệu (trong 3 giờ) và có thể tái sử dụng nhiều lần. Vật liệu này không chỉ tận dụng nguồn phế phẩm khổng lồ (giấy in thải) mà còn có các đặc tính như: dễ phân hủy sinh học, ưa dầu kỵ nước, độ nổi tuyệt đối trên nước và cấu trúc rỗng xốp với bộ khung có khả năng tự phục hồi.

Kính hiển vi điện tử quét vật liệu aero-cellulose dựa trên sợi cellulose trích ly của nguồn giấy in thải (Nguồn: Tạp chí Dầu khí)

Trong một nghiên cứu được công bố rộng rãi năm 2022, tác giả Trương Thị Thủy (Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp) đã tiến hành “Khảo sát khả năng hấp phụ nước của vật liệu hydrogel - cellulose từ quả bông gòn trong xử lý nước nhiễm xăng, dầu diesel”. Kết quả, cellulose được chiết tách từ sợi bông gòn (Vật liệu A) có độ ngậm nước 196,4% sau 24 giờ, khả năng hấp phụ nước trong xăng/dầu diesel đạt hiệu suất cao (tới 98-99%), khả năng tái sử dụng lên đến 3-4 lần với hiệu suất hấp phụ cao trên 70%,…

Vật liệu A trước và sau khi hấp phụ nước nhiễm dầu diesel, Ron 95 và Ron 92. a) Hydrogel ban đầu; b) Hydrogel hấp phụ nước nhiễm dầu DO; c) Hydrogel hấp phụ nước nhiễm xăng A95; d) Hydrogel hấp phụ nước nhiễm xăng A92 (Nguồn: Tạp chí Khoa học và Công nghệ)

Vật liệu hấp phụ có nguồn gốc từ cellulose, có khả năng hấp phụ hiệu quả các loại chất lỏng (như xăng, dầu DO, dầu FO, dầu thô, dầu động cơ, dầu thực vật); độ hấp phụ dầu đạt từ 15-40 g dầu/g vật liệu (các mẫu bông ép biến tính), đạt 6-15 g dầu/g vật liệu (các mẫu xơ rơm,…) là kết quả của nhiệm vụ “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ dầu hiệu năng cao có nguồn gốc cellulose dùng để thu gom dầu tràn và xử lý nước thải nhiễm dầu” do Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga thực hiện, được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu tháng 12/2023. Trên cơ sở biến tính cellulose bằng các copolymer alkylmethacrylate, các mẫu vật liệu tạo ra có khả năng hút và tách dầu khỏi mặt nước, cho phép ứng dụng hiệu quả trong công tác ứng phó các sự cố tràn dầu, cũng như thu gom dầu tràn trên mặt biển, sông.

Vật liệu hút tách dầu khỏi mặt nước (Nguồn: Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga)

Xử lý ô nhiễm dầu bằng các loại chế phẩm sinh học thân thiện với môi trường

Năm 2018, nhiệm vụ “Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý nước thải nhiễm xăng dầu ứng dụng vi sinh vật bản địa”, do Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga thực hiện đã được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu. Theo nhiệm vụ này, các nhà khoa học đã xây dựng thành công quy trình xử lý nước thải nhiễm dầu bằng vi sinh vật bản địa, định danh 3 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm men có khả năng phân hủy dầu trong nước, chế tạo thành công chế phẩm sinh học dạng viên.

Khả năng phân hủy dầu sau 9 ngày thử nghiệm (Nguồn: Kết quả đề tài)

Năm 2020, chế phẩm sinh học phân hủy dầu từ các vi sinh vật bản địa, hiệu quả cao, đáp ứng tiêu chí quốc tế, an toàn trong quá trình sử dụng và phù hợp với môi trường Việt Nam đã được Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển An toàn và Môi trường Dầu khí (Viện Dầu khí Việt Nam) nghiên cứu, phát triển thành công. Với ưu thế sản xuất nhanh, sản phẩm này có thể đáp ứng tại chỗ khi cần xử lý sự cố tràn dầu bằng phương pháp sinh học, giảm thiểu các thiệt hại về môi trường sinh thái và kinh tế - xã hội.

Chế phẩm phân hủy dầu chứa từng loại vi khuẩn trước khi phối trộn (Nguồn: Vụ Khoa học và Công nghệ - Bộ Công Thương)

Tháng 12/2023, PGS.TS Lê Thị Nhi Công và cộng sự (Viện Công nghệ sinh học) đã công bố chế phẩm sinh học xử lý ô nhiễm dầu bằng 4 chủng vi khuẩn tạo màng sinh học trên than sinh học có nguồn gốc từ trấu, có thể sử dụng ở cả hai môi trường là đất và nước nhiễm dầu. Đây là kết quả của đề tài nghiên cứu “Hoàn thiện chế phẩm xử lý ô nhiễm dầu bằng vi khuẩn tạo màng sinh học trên than sinh học có nguồn gốc từ trấu”. Một trong 4 chủng vi khuẩn sử dụng để làm chế phẩm xử lý ô nhiễm dầu đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền sáng chế (số 37596 ngày 18/10/2023). Sản phẩm của đề tài đã được áp dụng thử nghiệm để xử lý ô nhiễm dầu tại các khu vực bị nhiễm dầu tại Việt Nam như Vân Phong, Khánh Hoà, Thường Tín,...

Thực hiện sản xuất chế phẩm trong phòng thí nghiệm (Nguồn: Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam)

Tận dụng, khai thác nguồn vật liệu cellulose và các chủng vi sinh vật bản địa,… các nhà nghiên cứu trong nước đã tạo ra được nhiều sản phẩm vừa có hiệu suất xử lý ô nhiễm dầu cao, vừa thân thiện với môi trường, góp phần giảm thiểu các tác động xấu của dầu đến môi trường trên nhiều vùng địa lý, bao gồm cả ngoài khơi, ven bờ và trên đất liền.

Kim Nhung

--------------------------------------------------------------------------------

Tài liệu tham khảo chính

[1] Hồng Minh. Nhiều khó khăn trong việc khắc phục sự cố tràn dầu, gây ô nhiễm môi trường. https://tainguyenvamoitruong.vn/nhieu-kho-khan-trong-viec-khac-phuc-su-co-tran-dau-gay-o-nhiem-moi-truong-cid18137.html
[2] Võ Nguyễn Xuân Phương và nnk. Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá vật liệu siêu xốp ứng dụng xử lý dầu tràn dựa trên cellulose tự nhiên trích ly từ giấy in thải .https://tapchidaukhi.vn/index.php/TCDK/article/download/248/223
[3] Trương Thị Thủy. Khảo sát khả năng hấp thụ nước của vật liệu Hydrogel - Cellulose từ quả bông gòn trong xử lý nước nhiễm xăng, dầu diesel. https://media.congnghiepcongnghecao.com.vn/Images/Upload//User/toquyen/2023/7/1-3_0011214.pdf
[4] Phòng Phân tích môi trường (CNPN). Nghiệm thu nhiệm vụ KH&CN cấp thành phố hồ chí minh: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ dầu hiệu năng cao có nguồn gốc cellulose dùng để thu gom dầu tràn và xử lý nước thải nhiễm dầu”. https://trungtamnhietdoivietnga.com.vn/nghiem-thu-nhiem-vu-kh-cn-cap-thanh-pho-ho-chi-minh-nghien-cuu-che-tao-vat-lieu-hap-phu-dau-hieu-nang-cao-co-nguon-goc-cellulose-dung-de-thu-gom-dau-tran-va-xu-ly-nuoc-thai-nhiem-dau
[5] Nghiên cứu phát triển chế phẩm sinh học phân hủy dầu từ các vi sinh vật bản địa phù hợp với môi trường Việt Nam. https://khcncongthuong.vn/tin-tuc/t3564/nghien-cuu-phat-trien-che-pham-sinh-hoc-phan-huy-dau-tu-cac-vi-sinh-vat-ban-dia-phu-hop-voi-moi-truong-viet-nam.html
[6] Chế phẩm xử lý ô nhiễm dầu bằng vi khuẩn tạo màng sinh học trên than sinh học có nguồn gốc từ trấu. https://vast.gov.vn/tin-chi-tiet/-/chi-tiet/che-pham-xu-ly-o-nhiem-dau-bang-vi-khuan-tao-mang-sinh-hoc-tren-than-sinh-hoc-co-nguon-goc-tu-trau-119817-463.html
[7] Nguồn gốc của dầu mỏ. https://khoahoc.tv/nguon-goc-cua-dau-mo-95085
[8] Thư viện CESTI. http://www.cesti.gov.vn/trang-chu-thu-vien/