Phát hiện có thể thay đổi tương lai ngành xử lý chất thải: biến rác thành 'bộ lọc', loại bỏ hơn 98% kim loại nặng khỏi nước ô nhiễm, tiết kiệm tiền tỷ

Các nhà khoa học tại Đại học Loughborough (Anh) vừa công bố kết quả nghiên cứu cho thấy bã cà phê đã qua sử dụng – một loại chất thải sinh hoạt phổ biến – có thể trở thành vật liệu hiệu quả trong việc làm sạch nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng. Phát hiện này mở ra hướng tiếp cận bền vững, chi phí thấp nhằm xử lý ô nhiễm môi trường, đồng thời góp phần giảm lượng rác thải hữu cơ đang ngày càng gia tăng.

Nghiên cứu được thực hiện trong bối cảnh tiêu thụ cà phê toàn cầu liên tục tăng mạnh. Chỉ riêng giai đoạn 2021–2022, thế giới đã tiêu thụ hơn 176 triệu bao cà phê loại 60 kg, kéo theo lượng bã cà phê khổng lồ thải ra mỗi ngày. Phần lớn trong số này hiện vẫn bị chôn lấp hoặc xử lý như rác thải thông thường, gây lãng phí tài nguyên và tạo thêm áp lực cho môi trường.

Thay vì xem bã cà phê là rác, nhóm nghiên cứu tại Đại học Loughborough đã tìm cách khai thác đặc tính vật lý và hóa học của vật liệu này để xử lý nước ô nhiễm. Theo các nhà khoa học, bã cà phê có cấu trúc xốp tự nhiên có nguồn gốc thực vật, giúp giữ lại các ion kim loại trong nước, đặc biệt là những kim loại nặng độc hại như chì, đồng và kẽm.

Trong nghiên cứu đầu tiên, nhóm đã thu thập bã cà phê đã qua sử dụng từ căng tin trong khuôn viên trường và tiến hành xử lý nhiệt để tạo ra than sinh học – một vật liệu giàu carbon vốn được biết đến với khả năng hấp phụ cao. Quá trình này được tối ưu hóa về nhiệt độ và thời gian gia nhiệt nhằm nâng cao hiệu quả mà vẫn giữ chi phí thấp.

Kết quả cho thấy than sinh học từ bã cà phê có thể loại bỏ tới 98% chì trong nước ô nhiễm. Trung bình, mỗi gram vật liệu có khả năng hấp phụ khoảng 4,9 miligam chì. Theo Tiến sĩ Monika Mahajan, tác giả chính của nghiên cứu, kết quả này chứng minh rằng một loại chất thải sinh hoạt quen thuộc hoàn toàn có thể được chuyển hóa thành vật liệu hấp phụ giá trị cao, thân thiện với môi trường và phù hợp cho các ứng dụng xử lý nước.

Song song đó, nhóm nghiên cứu thứ hai tập trung vào cách tiếp cận đơn giản hơn: sử dụng trực tiếp bã cà phê chưa qua xử lý. Thử nghiệm cho thấy bã cà phê thô vẫn có khả năng loại bỏ hiệu quả đồng và kẽm, đặc biệt ở nồng độ kim loại thấp. Cách làm này giúp cắt giảm đáng kể chi phí năng lượng và công đoạn xử lý, qua đó tăng tính khả thi khi áp dụng ở quy mô lớn.

Để nâng cao hiệu quả trong các trường hợp ô nhiễm nặng hơn, các nhà khoa học còn thử nghiệm vật liệu hỗn hợp bằng cách kết hợp bã cà phê với vỏ trấu. Kết quả cho thấy hơn 96% kim loại trong nước có thể được loại bỏ. Trong khi bã cà phê đơn thuần phát huy hiệu quả tốt ở nồng độ thấp, vật liệu lai này tỏ ra phù hợp hơn khi xử lý nước chứa hàm lượng đồng và kẽm cao.

Theo Tiến sĩ Basmah Bushra, tác giả chính của nghiên cứu thứ hai, những phát hiện này cho thấy nhiều loại chất thải thường bị xem nhẹ thực chất có thể trở thành nguồn tài nguyên hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề môi trường. Việc biến bã cà phê thành vật liệu hấp phụ không chỉ giảm gánh nặng cho bãi chôn lấp mà còn tạo ra giải pháp xử lý ô nhiễm có chi phí thấp, dễ tiếp cận.

Các nhà nghiên cứu đánh giá rằng vật liệu lọc từ bã cà phê có tiềm năng mở rộng quy mô để ứng dụng trong thực tế, đặc biệt tại các khu vực thiếu điều kiện tiếp cận công nghệ xử lý nước tiên tiến. Với nguồn nguyên liệu dồi dào, rẻ và sẵn có trên toàn cầu, giải pháp này được kỳ vọng sẽ đóng góp tích cực cho mô hình kinh tế tuần hoàn, đồng thời cung cấp thêm một công cụ hiệu quả trong cuộc chiến chống ô nhiễm kim loại nặng trong nước.