Bygen: Biến rác thành kim cương đen

Quá trình sản xuất nông nghiệp luôn tạo ra lượng lớn phế, phụ phẩm có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không có phương pháp xử lý phù hợp. Song, đây cũng là nguồn hữu cơ dồi dào, giá rẻ cho những ai biết cách tận dụng.

Các nhà sáng lập Bygen Ben Morton và Lewis Dunnigan.

Nhận ra giá trị của chúng, Công ty Bygen đã phát triển công nghệ cách mạng mới để biến rác thành than hoạt tính, thứ được ví như kim cương đen.

Bygen là công ty phái sinh từ khoa Kỹ thuật hóa học tại Đại học Adelaide ở Nam Úc. Người sáng lập công ty là kỹ sư Lewis Dunnigan và nhà hóa học Ben Morton. Hai người cùng học tiến sĩ tại Đại học Adelaide. Họ đã kết hợp chuyên môn hóa học và kỹ thuật của mình để phát triển công nghệ mới sản xuất than hoạt tính chất lượng cao. Phương pháp này cần ít năng lượng và cơ sở hạ tầng hơn các cách sản xuất truyền thống khác. Nhờ thế, họ có thể tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp dồi dào và rẻ tiền như vỏ hạnh nhân, mùn cưa, bã nho và vỏ trấu. Những phế phẩm này vừa là nguồn carbon, vừa là nguồn nhiệt cho quá trình hoạt hóa. Đây là loại than hoạt tính đầu tiên sản xuất bền vững từ phế phẩm.

Than hoạt tính có vô vàn công dụng hữu ích. Nó có thể lọc nước bẩn thành nước sạch, tham gia vào quá trình xử lý thực phẩm và đồ uống, khử mùi hôi, lọc không khí (sử dụng trong bộ lọc trên ô tô), xử lý đất ô nhiễm và dùng trong trong quá trình chiết xuất kim loại quý như vàng... Một ứng dụng quan trọng khác của than hoạt tính là hấp thụ hóa chất PFAS từ môi trường, nơi nó tích tụ và không phân hủy. PFAS xuất hiện trong thảm, quần áo, dụng cụ nấu nướng chống dính... Nhiều nghiên cứu cho thấy hóa chất này ảnh hưởng tới sức khỏe con người như gây bệnh ung thư, béo phì, tác động đến hệ miễn dịch, v.v. Ngoài ra, than hoạt tính cũng là mặt hàng có giá trị lớn. Theo báo cáo từ Mordor Intelligence, quy mô thị trường than hoạt tính ước tính đạt 4,32 tỷ USD trong năm nay.

Thông thường, để sản xuất than hoạt tính, người ta sẽ dùng than đá, gỗ cứng hay sọ dừa. Tuy nhiên, để khai thác được than và gỗ cứng thì nhà sản xuất phải phá rừng và đào mỏ - những hoạt động gây hại cho môi trường. Sọ dừa tuy là một nguồn vật liệu bền vững hơn, nhưng trước khi trở thành than hoạt tính thì nó phải được đốt thành than đá (gỗ cứng cũng vậy). Công đoạn này thải ra nhiều khí nhà kính và không an toàn cho người lao động, bởi nhiều công ty đặt nhà máy ở các nước đang phát triển hòng sử dụng nguồn nhân công giá rẻ, và là nơi thiếu các quy định nghiêm ngặt về môi trường, trang bị bảo hộ cho người lao động.

Sau đó, than đá được vận chuyển tới nhà máy để đốt thành than hoạt tính. Quá trình này thường xảy ra ở nhiệt độ lên tới 900^oC và cần lượng lớn khí tinh khiết, gồm cả CO2. Duy trì mức nhiệt cao như vậy cần rất nhiều năng lượng và khí đốt để bơm vào lò phản ứng. Điều này lại dẫn đến lượng khí thải vô cùng cao.

Quy trình của Bygen không cần dùng quá nhiều năng lượng và còn giảm được lượng khí thải phát sinh. “Chúng tôi nghĩ ra một cách rẻ tiền, tiết kiệm năng lượng để tạo ra than hoạt tính, rồi nhận thấy nhu cầu cho mặt hàng này là rất lớn. Vì thế chúng tôi thương mại hóa công nghệ mà mình phát triển được”, anh Dunnigan chia sẻ.

Quy trình của họ ra đời nhờ tối ưu hóa các quá trình sản xuất sẵn có. Bygen kết hợp quá trình chưng khô (đốt chất hữu cơ thành than đá) và quá trình hoạt hóa carbon cùng trong một nhà máy sản xuất. Nhiệt sinh ra trong quá trình chưng khô có thể thu hồi lại phần nào và đưa vào quá trình hoạt hóa carbon hay các mục đích khác. “Chẳng hạn, công ty gỗ có thể sử dụng nhiệt từ quá trình chưng khô để sấy gỗ hoặc đun nước hay sản xuất điện”, anh Morton nói.

Ngoài ra, quá trình hoạt hóa carbon của Bygen không cần nhiệt độ cao mới vận hành, vì nó sử dụng hỗn hợp chất kích hoạt độc quyền. Không chỉ vậy, quá trình sản xuất than hoạt tính của công ty còn có thể cô lập carbon, rất có lợi cho môi trường.

“Công ty công nghệ môi trường như chúng tôi có một lợi thế là cộng đồng đang ngày càng nhận thức được vấn đề về môi trường, và xu hướng về lâu về dài là hướng tới tính bền vững cao hơn. Chúng tôi tham gia ngành vào đúng thời điểm mọi người đang chú trọng sử dụng các sản phẩm bền vững”, anh Dunnigan nhận định.

Kể từ khi thành lập vào năm 2017, Bygen đã xây dựng nhà máy thí điểm ở Đại học Adelaide, sản xuất than hoạt tính tập trung vào các lĩnh vực lọc nước và xử lý đất. Công ty đã thu hút được nhiều nguồn tài trợ: khoản tài trợ trị giá 217.000 USD Úc vào năm 2018 từ Quỹ thương mại hóa ban đầu Nam Úc, vòng hạt giống trị giá 1,2 triệu USD Úc vào tháng 11/2020 do Artesian dẫn đầu. Và trong tháng tư năm nay, Công ty Bygen đã huy động được 2,6 triệu USD trong vòng gọi vốn Series A từ quỹ đầu tư Breakthrough Victoria do Chính phủ Úc hỗ trợ. Với số tiền này, các nhà sáng lập dự định thành lập nhà máy sản xuất quy mô lớn.

Ngoài ra, Bygen còn có dịch vụ tư vấn cho những công ty “gặp khó khăn trong việc xử lý chất thải. Những công ty cần vứt phế phẩm sau quá trình sản xuất như hạt olive và vỏ hạt, hoặc biến chúng thành phân bón đều phải bỏ tiền thuê người làm việc đó. Nhưng với công nghệ của chúng tôi, về cơ bản họ sẽ thu được lợi khi xử lý sinh khối thải thành than hoạt tính”, anh Morton chia sẻ.

Điều này hoàn toàn khả thi khi quy trình của Bygen có thể diễn ra tại nguồn tạo ra phế phẩm. Như vậy, không chỉ các công ty kể trên được lợi, mà các công ty sản xuất than hoạt tính, nếu áp dụng quy trình này, cũng có thể giảm được giá thành sản phẩm khi loại bỏ chi phí vận chuyển và nguyên liệu đầu vào giá rẻ. Bốn tấn phế phẩm nông nghiệp tạo ra được khoảng một tấn than hoạt tính, với giá trị lên tới 2.500 USD Úc/tấn.

Không dừng lại ở đây, Bygen còn nâng cao được giá trị của than hoạt tính nhờ quy trình sản xuất có thể chỉnh sửa, tạo ra than hoạt tính có khả năng hấp thụ khác nhau tùy theo nhu cầu của khách hàng. Chẳng hạn, một số người sẽ cần than hoạt tính có khả năng hấp thụ hóa chất tốt hơn. Việc sản xuất các dạng than hoạt tính phù hợp với yêu cầu sẽ gây được tiếng vang trên thị trường. Anh Morton cho biết: “Hiện nay, khách hàng đang mua than hoạt tính từ nhiều nhà sản xuất khác nhau và trộn chúng để thu được đặc tính phù hợp, và họ đang làm điều này một cách mù quáng”.

Triển vọng của Bygen là rất lớn. Theo hai nhà sáng lập, công nghệ của Bygen có thể dễ dàng áp dụng ở nhiều nơi trên thế giới vì ngoài phụ phẩm nông nghiệp và chất hữu cơ, nó còn dùng một số loại nhựa làm vật liệu thô.

“Chúng tôi đã làm được than hoạt tính từ nhựa, lúa mì, hạnh nhân và vỏ cây, bao gồm cả vỏ bạch đàn. Chúng tôi cũng thử nghiệm nguyên liệu được gửi về từ Mỹ, Canada, Trung Quốc và châu Âu, như vậy là Bygen đã bao quát được hầu hết khu vực trung tâm”, anh Morton nói.

Khoahocphattrien