Điều chế và đánh giá các đặc tính của màng sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp lá dứa

Đồ án điều chế và đánh giá đặc tính màng sinh học từ phụ phẩm lá dứa - ĐH SPKT TP.HCM

• Tác giả: Nguyễn Thị Kim Tuyến
• Người hướng dẫn: PGS. Hoàng Thị Tuyết Nhung
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Điều chế và đánh giá các đặc tính của màng sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp lá dứa
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về điều chế màng sinh học từ lá dứa tại ĐH SPKT TP

Nghiên cứu điều chế màng sinh học từ lá dứa tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM mở ra hướng đi mới cho ngành vật liệu sinh học. Hằng năm, diện tích trồng dứa tại Việt Nam vượt hơn 47.000 hecta, thải ra hàng triệu tấn lá sau thu hoạch. Nguồn sinh khối này chứa hàm lượng cellulose dồi dào, cấu trúc sợi dai và độ tinh khiết cao. Việc khai thác cellulose từ phụ phẩm lá dứa giúp tạo ra các sản phẩm màng sinh học có khả năng tự phân hủy. Đề tài của nhóm tác giả dưới sự hướng dẫn của PGS. Hoàng Thị Tuyết Nhung tập trung chuẩn hóa quy trình chiết xuất và phân lập vi sợi cellulose. Quá trình chuyển hóa chất thải nông nghiệp thành màng phân hủy sinh học đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế tuần hoàn. Vật liệu mới này hứa hẹn thay thế nhựa gốc dầu mỏ trong đóng gói thực phẩm và nông nghiệp. Các khảo sát khoa học làm sáng tỏ cơ chế hình thành liên kết mạng lưới polyme sinh học. Nghiên cứu khẳng định giá trị bền vững của nguồn tài nguyên phế phẩm dứa.

1.1. Tiềm năng cellulose từ nguồn phụ phẩm lá dứa

Lá dứa là phụ phẩm nông nghiệp phổ biến tại các vùng chuyên canh cây ăn trái. Thành phần lá dứa chứa tỷ lệ sợi cellulose cao và lượng tro thấp. Cấu trúc tinh thể tự nhiên đem lại độ bền kéo đứt vượt trội so với nhiều loại xơ sợi thực vật khác. Thông thường, phế phẩm lá dứa bị vứt bỏ hoặc đốt cháy trên đồng ruộng. Hành động này lãng phí sinh khối hữu ích và gây ô nhiễm không khí. Tận dụng nguồn sợi này giúp cung cấp nguyên liệu thô dồi dào, giá rẻ cho công nghệ vật liệu xanh. Quy trình trích ly cellulose từ lá dứa góp phần hoàn thiện mô hình kinh tế tuần hoàn nông nghiệp tại Việt Nam.

1.2. Xu hướng phát triển màng bao bì sinh học tự hủy

Vấn nạn ô nhiễm rác thải nhựa toàn cầu thúc đẩy nhu cầu tìm kiếm vật liệu phân hủy sinh học. Các bao bì polyme truyền thống tồn tại hàng trăm năm trong môi trường tự nhiên, phân rã thành các hạt vi nhựa độc hại. Màng sinh học từ biopolymer gốc thực vật mang lại giải pháp thay thế lý tưởng. Vật liệu này có khả năng phân hủy hoàn toàn thành mùn hữu cơ, nước và khí carbon dioxide nhờ vi sinh vật đất. Xu hướng nghiên cứu quốc tế đang tập trung nâng cao độ bền cơ lý và khả năng chống thấm nước của màng sinh học. Công trình tại ĐH SPKT TP.HCM thể hiện bước tiến bắt kịp dòng chảy nghiên cứu công nghệ xanh hiện đại.

II. Phân tích thực trạng và rào cản màng sinh học từ lá dứa

Quản lý phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch dứa tại Việt Nam đối mặt nhiều thách thức nghiêm trọng. Người nông dân thường đốt lá trực tiếp trên cánh đồng hoặc phun thuốc diệt cỏ để làm sạch đất nhanh. Phương thức này phát thải lượng lớn khí nhà kính và làm chai cứng tầng đất mặt. Đồng thời, nhu cầu thay thế đồ nhựa dùng một lần tạo áp lực lớn lên ngành sản xuất bao bì thân thiện môi trường. Tuy nhiên, việc sản xuất màng sinh học từ lá dứa gặp rào cản kỹ thuật đáng kể. Thành phần lá chứa lượng lớn lignin, hemicellulose, sáp và tạp chất bám dính. Các hợp chất này cản trở khả năng liên kết của mạng lưới cellulose tinh khiết. Nếu không loại bỏ triệt để tạp chất, màng tạo thành sẽ giòn, tối màu và dễ thấm nước. Quá trình tách sợi đòi hỏi sự cân bằng nghiêm ngặt giữa xử lý hóa chất và bảo toàn cấu trúc sợi. Chi phí hóa chất xử lý cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tính khả thi khi thương mại hóa quy mô lớn.

2.1. Tác động môi trường từ việc thải bỏ phế phẩm lá dứa

Sản lượng dứa cả nước vượt trên một triệu tấn trái kéo theo lượng phụ phẩm khổng lồ sau thu hoạch. Lá dứa có phiến dày, nhiều gai nhọn và khó phân hủy tự nhiên trong thời gian ngắn. Để dọn đất cho mùa vụ mới, nông dân chọn phương pháp đốt lộ thiên. Khói đốt tạo bụi mịn và giải phóng hàng ngàn tấn carbon dioxide cùng các chất gây ô nhiễm. Nhiều hộ nông dân còn lạm dụng hóa chất diệt cỏ cực mạnh để làm khô lá nhanh. Hóa chất thấm sâu vào đất, ngấm vào nguồn nước ngầm và gây suy thoái hệ vi sinh vật bản địa. Việc tìm kiếm giải pháp thu gom và tái chế phụ phẩm dứa trở nên cấp bách.

2.2. Khó khăn trong kiểm soát cơ lý tính của màng sinh học

Vật liệu màng từ polyme sinh học thường có nhược điểm về độ giòn và tính nhạy ẩm cao. Cấu trúc cellulose thô chứa liên kết hydro liên phân tử chặt chẽ nhưng thiếu tính dẻo dai cần thiết khi tạo màng. Khi bay hơi dung môi, màng dễ xuất hiện vết nứt vi mô và co ngót không đồng đều. Khả năng chống thấm hơi nước của màng cellulose tự nhiên cũng kém hơn so với màng nhựa PE hoặc PP truyền thống. Việc kiểm soát độ dày và độ trong suốt đòi hỏi kỹ thuật phân tán hạt cellulose cực kỳ đồng nhất. Nếu thông số xử lý nhiệt hoặc nồng độ acid không chuẩn xác, chuỗi cellulose sẽ bị cắt đứt quá mức làm suy giảm tải trọng cơ học.

III. Phương pháp điều chế màng sinh học từ lá dứa tại HCMUTE

Quy trình nghiên cứu tại ĐH SPKT TP.HCM áp dụng phương pháp bề mặt đáp ứng RSM để tối ưu hóa việc điều chế màng. Trước hết, lá dứa tươi được rửa sạch, sấy khô và nghiền nhỏ. Sợi cellulose được tách chiết qua quá trình kiềm hóa bằng dung dịch NaOH nhằm loại bỏ lignin và chất keo thực vật. Tiếp theo, quá trình tẩy trắng bằng H2O2 giúp tinh sạch các bó sợi cellulose. Các yếu tố như nồng độ NaOH, nhiệt độ nấu và thời gian phản ứng được khảo sát chặt chẽ. Hỗn hợp sau đó trải qua quá trình thủy phân bằng H2SO4 ở nhiệt độ thích hợp để chiết xuất microcellulose. Các hạt microcellulose phân tán đều trong dung dịch tạo màng cùng chất hóa dẻo. Quá trình tạo màng được thực hiện bằng phương pháp đổ khuôn và sấy đối lưu có kiểm soát. Màng thu được được kiểm tra đặc tính bằng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR và kính hiển vi điện tử quét SEM. Kết quả thực nghiệm xác lập các thông số công nghệ chuẩn xác cho màng thành phẩm.

3.1. Kỹ thuật tách chiết và thủy phân microcellulose

Quá trình phân lập sợi cellulose bắt đầu bằng công đoạn xử lý kiềm với NaOH ở nhiệt độ cao. Nồng độ kiềm và thời gian nấu được kiểm soát nhằm loại bỏ hemicellulose mà không phá vỡ mạch cellulose chính. Kế tiếp, sợi được xử lý bằng dung dịch tẩy trắng H2O2 để loại bỏ hoàn toàn dư lượng lignin màu nâu sẫm. Giai đoạn then chốt là thủy phân có kiểm soát bằng acid sulfuric H2SO4 loãng. Phản ứng acid hòa tan các vùng cellulose vô định hình và giữ lại vùng tinh thể có trật tự cao. Hạt microcellulose sau thủy phân được ly tâm, rửa sạch ion sulfate tự do và thẩm tích về độ pH trung tính trước khi phối trộn.

3.2. Đánh giá chất lượng màng bằng SEM FTIR và cơ tính

Đặc tính cấu trúc và tính chất cơ lý của màng sinh học được phân tích toàn diện. Phổ FTIR xác nhận sự biến đổi nhóm chức hóa học, minh chứng sự biến mất của liên kết lignin và sự bảo toàn liên kết O-H đặc trưng của cellulose. Kính hiển vi SEM chụp hình thái bề mặt màng, phản ánh độ đồng nhất và mật độ phân tán của vi sợi. Các chỉ tiêu cơ lý bao gồm đo lường tải trọng cực đại, độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt. Thiết bị đo quang phổ kiểm tra độ trong suốt quang học của màng. Đồng thời, độ dày, độ ẩm cân bằng và tỷ lệ hòa tan trong nước được xác định tỉ mỉ để đánh giá độ ổn định của màng sinh học.

IV. Kết luận và triển vọng ứng dụng màng sinh học từ lá dứa

Đồ án tốt nghiệp tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM hoàn thành mục tiêu điều chế màng sinh học từ phụ phẩm lá dứa. Kết quả nghiên cứu chứng minh lá dứa là nguồn nguyên liệu tái tạo giàu giá trị và có khả năng sản xuất màng chất lượng cao. Màng sinh học tạo thành đạt độ bền kéo tốt, bề mặt nhẵn mịn và độ trong suốt khả quan. Phương pháp tối ưu hóa RSM cung cấp thông số công nghệ tin cậy cho quá trình tách cellulose và thủy phân acid. Về mặt khoa học, công trình bổ sung dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho lĩnh vực vật liệu sinh học từ phế phụ phẩm nông nghiệp. Về mặt thực tiễn, việc chế tạo thành công màng tự hủy góp phần giải quyết rác thải nhựa nông nghiệp và công nghiệp. Sản phẩm mở ra cơ hội ứng dụng phong phú từ đóng gói thực phẩm đến màng che phủ đất canh tác. Nghiên cứu khẳng định tiềm năng lớn của mô hình kinh tế tuần hoàn trong bảo vệ môi trường.

4.1. Khả năng ứng dụng trong bao bì xanh và nông nghiệp

Màng sinh học từ lá dứa sở hữu tiềm năng ứng dụng thương mại đa dạng. Trong lĩnh vực đóng gói thực phẩm, màng có thể dùng làm túi bọc thực phẩm khô, khay đựng và màng seal kín miệng hộp. Đặc tính phân hủy nhanh giúp loại trừ nguy cơ tích tụ vi nhựa trong chuỗi thức ăn sinh thái. Trong nông nghiệp công nghệ cao, vật liệu này thích hợp làm màng phủ luống cây giữ ẩm và hạn chế cỏ dại. Sau chu kỳ canh tác, màng tự động phân hủy vào đất và cung cấp dưỡng chất hữu cơ cho cây trồng. Ứng dụng này giúp giảm bớt nhân công thu dọn nilông phế thải sau mỗi vụ mùa.

4.2. Thúc đẩy kinh tế tuần hoàn và bảo vệ môi trường

Mô hình điều chế màng từ phế thải dứa đại diện tiêu biểu cho định hướng kinh tế tuần hoàn. Việc thu mua lá dứa tạo thêm nguồn thu nhập phụ cho người nông dân tại các nông trường. Thay vì tiêu tốn chi phí tiêu hủy hoặc gây khói bụi, lá dứa biến thành nguồn tài nguyên đầu vào giá trị cao. Quy trình tái chế giúp cắt giảm đáng kể phát thải khí CO2 do tập quán đốt rơm rạ và phế phẩm thực vật. Về lâu dài, dự án thúc đẩy các liên kết bền vững giữa nông nghiệp trồng trọt và công nghiệp vật liệu kỹ thuật cao. Thành công của nghiên cứu tại ĐH SPKT TP.HCM cổ vũ mạnh mẽ phong trào nghiên cứu vật liệu xanh ở các trường đại học.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ô nhiễm môi trường xuất phát từ rác thải nhựa là một trong những thách thức sinh thái nghiêm trọng trên quy mô toàn cầu. Tại Việt Nam, theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường, mỗi năm có khoảng 1,8 triệu tấn rác thải nhựa phát sinh nhưng chỉ có 27% trong số đó được tái chế; phần còn lại chủ yếu bị chôn lấp hoặc thiêu đốt. Riêng hai đô thị lớn là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, khối lượng rác thải nhựa thải ra mỗi ngày lên tới 80 tấn. Ước tính có khoảng 0,73 triệu tấn chất thải nhựa đổ ra biển mỗi năm, kéo theo nguy cơ phân rã thành vi nhựa xâm nhập vào chuỗi thức ăn, tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Trước thực trạng này, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu sinh học có khả năng phân hủy tự nhiên để thay thế polyme tổng hợp là một định hướng cấp thiết.

Song song với áp lực từ rác thải nhựa, lượng phụ phẩm nông nghiệp phát sinh hàng năm tại Việt Nam ước tính đạt gần 160 triệu tấn, trong đó phụ phẩm từ trồng trọt chiếm 56,2% (khoảng 90 triệu tấn). Cây dứa (Ananas comosus) hiện có diện tích canh tác hơn 40.000 đến 47.000 ha với sản lượng quả đạt trên 1 triệu tấn/năm, đồng thời tạo ra hàng triệu tấn lá dứa sau thu hoạch. Nguồn sinh khối này hiện chưa được khai thác hiệu quả; tập quán phổ biến của nông dân là đốt bỏ trực tiếp trên đồng ruộng gây phát thải khí nhà kính hoặc phun thuốc diệt cỏ cháy để làm hoai mục, làm ô nhiễm không khí và thoái hóa đất canh tác. Do lá dứa chứa hàm lượng cellulose dồi dào, việc tận dụng nguồn phụ phẩm này để chế tạo màng polyme sinh học vừa giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vừa nâng cao giá trị chuỗi sản xuất nông nghiệp theo định hướng kinh tế tuần hoàn.

Mục tiêu chung của đồ án là nghiên cứu điều chế màng sinh học từ phụ phẩm lá dứa và tối ưu hóa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình điều chế dựa trên các chỉ tiêu cơ lý và cấu trúc màng. Cụ thể, các nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 4 nội dung:

1. Tổng quan về phụ phẩm nông nghiệp lá dứa, phương pháp tạo màng sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp và tình hình nghiên cứu liên quan trong nước và quốc tế.
2. Ứng dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ (nồng độ NaOH, nhiệt độ và thời gian đun) đến quy trình tách sợi cellulose từ lá dứa.
3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit sulfuric ($H_2SO_4$) và nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất chiết xuất vi sợi microcellulose (MCC).
4. Xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu của vi sợi microcellulose với nền polyvinyl alcohol (PVA) nhằm tạo màng sinh học và đánh giá chất lượng màng qua các chỉ tiêu: độ dày, độ giãn dài, tải trọng cực đại, độ ẩm, độ hòa tan, độ trong suốt, phổ FTIR và ảnh hiển vi điện tử quét SEM.

• Đối tượng nghiên cứu: Phụ phẩm nông nghiệp lá dứa.
• Phạm vi nghiên cứu:
  • Về nội dung: Khảo sát quy trình trích ly cellulose, thủy phân microcellulose, phối chế màng mỏng sinh học PVA/microcellulose và đo đạc các đặc tính cơ lý, hóa lý và hình thái học.
  • Về không gian: Thí nghiệm được triển khai tại hệ thống phòng thí nghiệm thuộc Khoa Công nghệ Hóa học & Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Về thời gian: Thực hiện từ tháng 12 năm 2024 đến tháng 07 năm 2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đề tài dựa trên cấu trúc hóa học của sợi thực vật dạng lignocellulose. Phụ phẩm lá dứa chứa các đại phân tử sinh học gồm cellulose, hemicellulose, lignin và pectin. Trong đó, cellulose là polyme mạch thẳng gồm các đơn vị D-glucose liên kết bởi cầu nối $\beta$-(1,4)-glycoside. Các mạch polyme này xếp song song và liên kết chặt chẽ qua hệ thống liên kết hydro nội phân tử và liên phân tử, tạo nên các bó vi sợi có độ bền cơ học cao. Quy trình tách chiết sử dụng phản ứng kiềm hóa với natri hydroxide (NaOH) để hòa tan lignin và hemicellulose, kết hợp tẩy trắng bằng hydro peroxide ($H_2O_2$ 30%) để loại bỏ tạp chất màu, sau đó dùng axit $H_2SO_4$ thủy phân có kiểm soát vùng vô định hình nhằm thu nhận vi sợi microcellulose (MCC). Polyme nền được sử dụng là Polyvinyl Alcohol (PVA) – một polyme tổng hợp có tính tan trong nước, tương thích sinh học tốt và có khả năng tạo màng dẻo dai nhờ mạng lưới liên kết hydro tương thích với cellulose.

Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích được áp dụng bao gồm:

• Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM): Sử dụng mô hình thiết kế thực nghiệm tổng hợp trung tâm (Central Composite Design - CCD) với 20 thí nghiệm để tối ưu hóa quá trình xử lý kiềm tách cellulose từ lá dứa. Ba biến độc lập được khảo sát là nồng độ NaOH (%), nhiệt độ (°C) và thời gian đun (phút). Mô hình hồi quy bậc hai và phân tích phương sai (ANOVA) được sử dụng để đánh giá mức độ tương thích ($R^2$, Adjusted $R^2$), độ chính xác mô hình (Adequate Precision) và hệ số biến thiên (CV%).
• Phương pháp thủy phân axit vô cơ: Thủy phân sợi cellulose bằng $H_2SO_4$ ở các dải nồng độ từ 30% đến 70% và nhiệt độ từ 30°C đến 60°C để xác định điều kiện thu hồi microcellulose tối ưu.
• Phương pháp đổ màng dung dịch (Solvent Casting): Phối trộn phân tán microcellulose vào dung dịch PVA đã được gia nhiệt hòa tan hoàn toàn, sau đó sấy bay hơi dung môi để tạo màng sinh học với các tỷ lệ MCC từ 1% đến 5% (theo khối lượng).
• Phương pháp kiểm nghiệm cơ lý và hình thái:
  • Đo độ dày màng bằng thước điện tử kỹ thuật số.
  • Kiểm tra độ bền kéo đứt và độ giãn dài cơ học thông qua máy đo tải trọng cực đại (mN) và độ giãn (mm).
  • Xác định độ ẩm và độ hòa tan của màng trong môi trường nước để đánh giá sơ bộ độ bền cấu trúc.
  • Đo độ truyền sáng / độ trong suốt của màng.
  • Phân tích cấu trúc nhóm chức bằng quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR).
  • Quan sát cấu trúc vi mô và hình thái bề mặt màng bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) ở độ phóng đại 100 lần.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các dữ liệu khoa học về tình hình phát sinh và xử lý phụ phẩm nông nghiệp trong nước và thế giới. Tác giả thống kê tổng lượng phụ phẩm tại Việt Nam là 160 triệu tấn/năm (trồng trọt 90 triệu tấn, chăn nuôi 62 triệu tấn, lâm nghiệp 6 triệu tấn và thủy sản gần 1 triệu tấn). Đối với rơm rạ, chỉ có 29% dùng làm thức ăn gia súc, 8,6% vùi lấp tại ruộng, 5% làm phân bón, 7% làm chất độn chuồng và có tới 45,9% bị đốt bỏ trực tiếp. Chương 1 điểm lại các mô hình tái chế phụ phẩm tiêu biểu tại Việt Nam (sản xuất pallet từ xơ dừa, ép khay dĩa từ mo cau, sản xuất củi trấu thay than đá với nhiệt lượng 3800-4200 kcal/kg, tách sợi lá dứa dệt vải thủ công với tỷ lệ 55 kg lá tươi cho 1 kg sợi) và trên thế giới (ốp lưng điện thoại PLA từ sợi lúa mì phân hủy sinh học trong 180 ngày tại Philippines, thảm xơ dừa, đồ chơi trẻ em từ vỏ trấu, sản xuất giấy vệ sinh từ bã mía). Đồng thời, chương này giới thiệu nền tảng toán học của kỹ thuật tối ưu hóa RSM, các dạng mô hình CCD, Box-Behnken, Taguchi và vai trò của phân tích phương sai ANOVA trong việc giảm thiểu số lượng thí nghiệm thực hiện.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày chi tiết về nguyên liệu dứa (Ananas comosus), tình hình phân bố và khai thác. Tại Việt Nam, diện tích trồng dứa tập trung 90% ở phía Nam; Đồng bằng sông Cửu Long là vùng sản xuất lớn nhất đạt 397,4 ngàn tấn năm 2022 (chiếm 57% cả nước), trong đó Tiền Giang có khoảng 14.800 ha dứa và huyện Tân Phước canh tác khoảng 17.000 ha với sản lượng 340.000 tấn quả/năm. Chương này phân tích chi tiết thành phần hóa học của lá dứa:

Thành phần hóa học	Tỷ lệ phần trăm (%)
Cellulose	Lên đến 82% (trong sợi thô)
Hemicellulose	18,6%
Pectin	3,0%
Chất béo và sáp	3,2% - 4,2%

Nội dung tiếp tục trình bày cơ chế hình thành vi sợi cellulose, bản chất liên kết hydro trong chuỗi polyme tuyến tính, các phương pháp cô lập microcellulose và ứng dụng của chúng trong vật liệu compozit. Tác giả tổng quan các nghiên cứu chế tạo màng sinh học từ nông sản như hạt bơ, vỏ thanh long, vỏ chanh dây, bột sắn, rơm rạ và thân cây chuối. Phần cuối chương trình bày đặc tính lý hóa của các hóa chất tham gia quy trình gồm natri hydroxide (NaOH), hydro peroxide ($H_2O_2$) và chất nền Polyvinyl Alcohol (PVA).

Chương 3: Vật liệu và phương pháp

Chương 3 mô tả cụ thể các trang thiết bị và quy trình thực nghiệm. Thiết bị phục vụ nghiên cứu bao gồm cân phân tích, máy xay nguyên liệu, tủ sấy Ecocell, máy quay ly tâm, thước đo độ dày điện tử, máy đo tải trọng cực đại, thiết bị phân tích FTIR và kính hiển vi SEM. Quy trình thực nghiệm chia làm hai giai đoạn rõ rệt:

• Giai đoạn 1: Chuẩn bị lá dứa (rửa sạch, phơi/sấy, nghiền), sau đó tiến hành xử lý kiềm kết hợp khảo sát theo ma trận RSM CCD gồm 20 mẫu thí nghiệm biến thiên theo nồng độ NaOH, nhiệt độ nấu và thời gian đun; tiếp theo là công đoạn tẩy trắng bằng dung dịch $H_2O_2$ 30% để thu hồi cellulose tinh khiết.
• Giai đoạn 2: Thủy phân cellulose bằng dung dịch $H_2SO_4$ nhằm phân cắt các vùng cấu trúc vô định hình, thu nhận bột vi sợi microcellulose (MCC). Tiến hành phối trộn microcellulose vào dung dịch PVA theo các tỷ lệ khảo sát 1%, 2%, 3%, 4% và 5% khối lượng, khuấy đồng nhất và sấy màng bằng phương pháp đổ khuôn. Chương 3 cũng xác lập phương pháp đo đạc các chỉ tiêu kỹ thuật: xác định tải trọng cực đại (mN), độ giãn dài tại điểm đứt (mm), độ dày (mm), độ ẩm (%), độ hòa tan trong nước (%), kiểm tra độ truyền quang, ghi phổ FTIR và chụp ảnh bề mặt SEM.

Chương 4: Kết quả nghiên cứu

Chương này trình bày toàn bộ số liệu đo đạc thực nghiệm và thảo luận kết quả:

• Tối ưu hóa quá trình tách cellulose lá dứa (RSM): Phân tích phương sai ANOVA cho 20 nghiệm thức xác nhận sự tương thích của mô hình hồi quy bậc hai đối với 5 biến đáp ứng: độ giãn dài, độ hòa tan, độ dày, độ ẩm và tải trọng cực đại. Biểu đồ đường đồng mức và bề mặt đáp ứng 3D thể hiện rõ tương tác giữa nồng độ NaOH, thời gian và nhiệt độ đun lên tính chất cơ lý của màng cellulose thô.
• Khảo sát quá trình thủy phân tạo microcellulose: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ axit $H_2SO_4$ (30%, 40%, 50%, 60%, 70%) và nhiệt độ thủy phân (30°C, 40°C, 50°C, 60°C) cho thấy điều kiện axit và nhiệt độ tác động trực tiếp đến hiệu suất thu hồi và độ nguyên vẹn của vi sợi microcellulose. Nồng độ axit quá cao hoặc nhiệt độ quá mức gây cháy mẫu và phân hủy sâu chuỗi polyme.
• Khảo sát hàm lượng phối trộn microcellulose (1% - 5%): Đánh giá tính chất cơ lý của màng thành phẩm cho thấy hàm lượng MCC bổ sung làm thay đổi đáng kể độ bền kéo và độ dẻo của màng polyme PVA. Mẫu chứa 2% MCC thể hiện các chỉ tiêu cơ lý vượt trội so với các tỷ lệ khác.
• Phân tích cấu trúc và hình thái: Phổ FTIR xác nhận sự dịch chuyển và xuất hiện của các dải hấp thụ đặc trưng cho liên kết hydro giữa nhóm hydroxyl (-OH) của mạch PVA và vi sợi cellulose, minh chứng sự tương thích pha tốt. Ảnh SEM ở độ phóng đại 100 lần của mẫu màng chứa 2% microcellulose cho thấy bề mặt tương đối đồng nhất, các sợi microcellulose phân tán mịn, không bị vón cục lớn như mẫu màng sử dụng sợi cellulose thô ở giai đoạn 1.
• Đánh giá màng thành phẩm và so sánh: Thử nghiệm độ hòa tan đánh giá khả năng phân hủy trong nước; so sánh màng tối ưu 2% MCC với màng PVA tinh khiết và đối chiếu với các công bố khoa học trước đó về màng bọc sinh học.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã chiết xuất thành công vi sợi microcellulose từ phụ phẩm lá dứa và phối trộn chế tạo thành công màng mỏng sinh học trên nền PVA. Kết quả đo đạc các chỉ tiêu cơ lý và hóa lý của mẫu màng tối ưu (chứa 2% microcellulose) được ghi nhận trong bảng sau:

Chỉ tiêu phân tích	Giá trị đo được	Đơn vị tính
Tải trọng cực đại	6877,67	mN
Độ giãn dài tại điểm đứt	16,89	mm
Độ dày màng	0,14	mm
Độ ẩm	7,418	%
Khả năng truyền sáng (độ trong suốt)	9	Cấp/Thang đo

So sánh với mẫu màng PVA tinh khiết và mẫu màng phối trộn sợi cellulose thô chưa qua thủy phân axit, việc gia cường bằng 2% vi sợi microcellulose giúp cải thiện đáng kể độ bền chịu lực kéo (tải trọng cực đại đạt xấp xỉ 6,88 N) trong khi vẫn duy trì được độ mềm dẻo (độ giãn dài 16,89 mm) và độ trong suốt quang học ổn định. Phổ FTIR khẳng định sự hình thành liên kết hydro bền chặt giữa vi sợi xenlulo và các nhóm chức của PVA; ảnh chụp SEM ghi nhận cấu trúc nền phân tán đồng đều.

Về mặt đóng góp, đề tài đã:

• Thiết lập được các thông số công nghệ cụ thể trong quy trình chiết tách cellulose từ lá dứa bằng kiềm NaOH có sự hỗ trợ của mô hình bề mặt đáp ứng RSM (CCD), giúp tiết kiệm thời gian và hóa chất thí nghiệm.
• Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về điều kiện thủy phân bằng axit $H_2SO_4$ và tỷ lệ phối trộn vi sợi microcellulose thích hợp (2%) nhằm nâng cao tính chất cơ học cho màng sinh học PVA.
• Đề xuất giải pháp kỹ thuật có tính khả thi nhằm tái sử dụng nguồn phụ phẩm lá dứa dồi dào tại Đồng bằng sông Cửu Long, góp phần giảm thiểu ô nhiễm do đốt đồng và thuốc bảo vệ thực vật, hướng đến sản xuất vật liệu bao bì tự hủy thân thiện với môi trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên biên bản đánh giá tiến độ và phiếu nhận xét của Hội đồng chuyên môn (PGS. Hoàng Thị Tuyết Nhung và TS. Trần Thị Kim Anh), nghiên cứu còn một số hạn chế sau:

• Quá trình khảo sát điều kiện thủy phân tạo vi sợi microcellulose (khảo sát nồng độ axit $H_2SO_4$, nhiệt độ và thời gian) mới chỉ dừng lại ở phương pháp thực nghiệm biến thiên từng yếu tố hoặc ma trận kết hợp cơ bản, chưa xây dựng được mô hình quy hoạch thực nghiệm RSM hoàn chỉnh cho cả 3 yếu tố này như đã làm ở giai đoạn xử lý kiềm tách cellulose thô.
• Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của màng mới chỉ thực hiện sơ bộ gián tiếp qua phép đo độ hòa tan trong nước ở điều kiện phòng thí nghiệm; chưa tiến hành khảo nghiệm chôn lấp thực tế trong đất hoặc thử nghiệm độ phân hủy trong môi trường tự nhiên theo các tiêu chuẩn phân hủy sinh học quy chuẩn.
• Các thí nghiệm mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (lab scale), chưa đánh giá các chỉ tiêu khác như khả năng cản khí, tốc độ truyền hơi nước (WVTR) và chưa tiến hành thử nghiệm bảo quản thực phẩm thực tế.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được xác định:

• Áp dụng phương pháp bề mặt đáp ứng RSM để tối ưu hóa toàn diện 3 yếu tố công nghệ trong công đoạn thủy phân axit tạo microcellulose.
• Triển khai thử nghiệm đánh giá sự suy giảm khối lượng và độ phân hủy sinh học của màng thành phẩm trong môi trường đất tự nhiên theo thời gian thực.
• Mở rộng khảo sát các đặc tính kháng khuẩn, khả năng cản hơi nước và ứng dụng màng làm bao bì bọc nông sản, thực phẩm.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Hóa học, Công nghệ Thực phẩm và Khoa học Vật liệu.

Các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao bao gồm:

• Thiết kế thực nghiệm và xử lý dữ liệu thống kê bằng phương pháp bề mặt đáp ứng RSM (mô hình CCD kết hợp phân tích ANOVA) trong lĩnh vực tối ưu hóa quy trình trích ly hóa học.
• Quy trình thực nghiệm xử lý kiềm, tẩy trắng và thủy phân axit thu nhận vi sợi microcellulose từ phụ phẩm nông nghiệp có hàm lượng chất xơ cao.
• Phương pháp phối trộn dung dịch màng sinh học PVA/MCC và hệ thống phương pháp kiểm nghiệm cơ lý (độ bền kéo đứt, độ giãn dài, độ hòa tan) và phân tích hóa lý hiện đại (FTIR, SEM).

Câu hỏi thường gặp

1. Mẫu màng sinh học tối ưu trong đồ án đạt được các thông số cơ lý và tỷ lệ phối trộn như thế nào?
Mẫu màng tối ưu là mẫu phối trộn 2% bột microcellulose (MCC) chiết xuất từ lá dứa vào nền polyme Polyvinyl Alcohol (PVA). Màng thành phẩm đạt tải trọng cực đại là 6877,67 mN, độ giãn dài tại điểm đứt là 16,89 mm, độ dày đạt 0,14 mm, độ ẩm 7,418% và độ truyền sáng ghi nhận ở mức 9.

2. Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) được sử dụng để tối ưu hóa công đoạn nào trong quy trình nghiên cứu?
Phương pháp bề mặt đáp ứng RSM (cụ thể là mô hình Central Composite Design - CCD gồm 20 thí nghiệm) được ứng dụng ở Giai đoạn 1 để khảo sát và tối ưu hóa 3 yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quy trình tách sợi cellulose từ lá dứa: nồng độ dung dịch kiềm NaOH, nhiệt độ đun sôi và thời gian đun.

3. Thành phần hóa học của lá dứa chứa những hợp chất nào và vì sao phù hợp để sản xuất vi sợi microcellulose?
Theo số liệu phân tích trong đồ án, lá dứa chứa hemicellulose (18,6%), pectin (3,0%), chất béo và sáp (3,2% - 4,2%) và đặc biệt hàm lượng cellulose trong sợi đạt mức rất cao, lên đến 82%. Cellulose có chuỗi polyme tuyến tính liên kết hydro bền chặt, cấu trúc vi sợi dẻo dai nên thích hợp làm nguyên liệu chiết tách vi sợi gia cường cho vật liệu sinh học.

4. Cán bộ hướng dẫn và phản biện đã chỉ ra những nhược điểm và yêu cầu chỉnh sửa kỹ thuật nào đối với đồ án?
PGS. Hoàng Thị Tuyết Nhung chỉ ra nhược điểm là đồ án chưa áp dụng mô hình RSM cho 3 yếu tố của quá trình thủy phân tạo microcellulose. Cán bộ phản biện TS. Trần Thị Kim Anh đề nghị bổ sung tổng quan về phương pháp tạo màng trong và ngoài nước, bổ sung đối chứng với màng PVA tinh khiết, so sánh với các nghiên cứu màng sinh học trước đây và bổ sung dữ liệu đánh giá quá trình phân hủy trong môi trường. Các nội dung này đã được nhóm tác giả bổ sung hoàn thiện vào báo cáo chính thức.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Kim Tuyến và Phạm Đàm Lan Vy đã nghiên cứu thành công quy trình điều chế và đánh giá đặc tính của màng sinh học từ phụ phẩm lá dứa kết hợp nền polyme Polyvinyl Alcohol (PVA). Thông qua việc ứng dụng phương pháp bề mặt đáp ứng RSM và các kỹ thuật phân tích hóa lý, nghiên cứu đã xác lập công thức tối ưu với 2% microcellulose cho độ bền cơ học và hình thái cấu trúc đồng nhất. Kết quả đạt được cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp thực tiễn có ý nghĩa trong việc xử lý phụ phẩm nông nghiệp, góp phần giảm thiểu rác thải nhựa và phát triển vật liệu xanh thân thiện với môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Bao bì nhựa đã trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của chúng ta nhờ vào các tính năng ưu việt của nó. Với chi phí và quy trình sản xuất đơn giản, nhựa trở thành vật liệu được ưa chuộng để sản xuất các loại bao bì. Đi kèm với hàng loạt các ưu điểm như chống thấm nước, hóa chất, trọng lượng nhẹ, đa dạng màu sắc, kiểu dáng mà bao bì nhựa xuất hiện khắp nơi trong các ngành hàng từ thực phẩm, y tế, hàng tiêu dùng, … Tuy nhiên, dù có rất nhiều ưu điểm vượt trội nhưng bao bì nhựa cũng gây ra không ít những vấn đề nhức nhối, đặc biệt là đối với môi trường.

Hiện nay, ô nhiễm môi trường do rác thải nhựa đang trở thành vấn đề cấp bách trên toàn cầu. Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường, mỗi năm Việt Nam thải ra khoảng 1,8 triệu tấn nhựa, nhưng chỉ 27% trong số đó được tái chế [1]. Phần lớn còn lại bị chôn lấp hoặc đốt bỏ, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Riêng tại Hà Nội và TP.HCM, lượng rác thải nhựa mỗi ngày lên đến 80 tấn, chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng số rác thải sinh hoạt [2].

Rác thải nhựa không được xử lý đúng cách có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực. Làm ô nhiễm đất và nguồn nước gây ảnh hưởng đến sinh vật và hệ sinh thái. Mỗi năm Việt Nam có khoảng 0.73 triệu tấn rác thải nhựa thải ra biển, làm ảnh hưởng đến môi trường sống và đe dọa sự sống của các loài sinh vật biển [3]. Các hạt vi nhựa có thể xâm nhập thông qua chuỗi thức ăn, đi vào cơ thể gây ra các bệnh về đường tiêu hóa, hô hấp, tim mạch, làm tăng nguy cơ ung thư….

Với thời gian phân hủy có thể kéo dài hàng trăm năm, rác thải nhựa không chỉ gây tác động xấu đến hệ sinh thái mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nguồn nước và sức khỏe con người. Trước tình hình đó, việc nghiên cứu các giải pháp thay thế nhựa bằng vật liệu sinh học đang trở thành ưu tiên hàng đầu. Một trong những hướng đi tiềm năng là sử dụng phụ phẩm nông nghiệp như lá dứa, hạt nhãn, hạt bơ, bã mía… để sản xuất màng sinh học, vừa giúp giảm thiểu ô nhiễm vừa tận dụng tài nguyên hiệu quả. 1 Bên cạnh đó, mỗi năm tổng lượng phụ phẩm trong nông nghiệp của Việt Nam ước tính lên đến 160 triệu tấn mỗi năm [4].

Nhưng trong lĩnh vực trồng trọt, tỷ lệ sử dụng rơm rạ chỉ khoảng 56.3%, dùng cho các mục đích như làm phân bón, giá thể trồng nấm, thức ăn cho gia súc, làm đồ thủ công mỹ nghệ [5]. Lá dứa là một loại phụ phẩm không được tận dụng hiệu quả, thường bị vứt bỏ hoặc đốt bỏ gây ô nhiễm không khí. Tận dụng lá dứa để điều chế màng sinh học giúp tối ưu hóa nguồn tài nguyên, tránh lãng phí và có thể tạo thêm thu nhập cho người nông dân cũng như gia tăng giá trị kinh tế của các sản phẩm nông nghiệp. Trước những thách thức nghiêm trọng do rác thải nhựa gây ra cũng như để bảo vệ môi trường và sức khỏe của con người, việc nghiên cứu và phát triển màng sinh học từ lá dứa là một giải pháp có ý nghĩa thiết thực.

Không chỉ giúp giải quyết vấn đề môi trường, hướng đi này còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế, góp phần tạo ra giá trị gia tăng cho ngành nông nghiệp. Việc đầu tư nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sản xuất màng sinh học từ lá dứa sẽ đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển nền kinh tế xanh và bền vững trong tương lai. Đó cũng chính là lý do mà đề tài “Điều chế màng sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp lá dứa” ra đời. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu chế tạo màng sinh học từ lá dứa đồng thời tối ưu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế màng sinh học thông qua các chỉ tiêu chất lượng màng như độ dày, độ trong suốt, tải trọng cực đại, SEM, FTIR.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3. Đối tượng nghiên cứu: Phụ phẩm nông nghiệp lá dứa. Phạm vi nghiên cứu: - Về nội dung: Đánh giá các chỉ tiêu của màng như độ dày, độ trong suốt, tải trọng cực đại, độ giãn dài, SEM, FTIR. - Về không gian: Quy mô phòng thí nghiệm.

- Về thời gian: Từ tháng 2/2025 đến tháng 7/2025. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích – tổng hợp lý thuyết: Tham khảo thông tin từ các nguồn như internet, sách, báo, tạp chí, các công trình đã nghiên cứu, … và chọn lọc, phân tích các yếu tố khác nhau cấu thành một vấn đề và bàn luận về nó. Từ đó chúng ta có cái nhìn sâu sắc, hiểu một cách chi tiết về các khía cạnh của đề tài. Sau khi phân tích, chúng ta sẽ có cái nhìn tổng quát vào vấn đề, đề tài ấy và sử dụng phương pháp tổng hợp lý thuyết sẽ tạo ra một hệ thống lý thuyết vừa logic và sâu sắc về đối tượng cần nghiên cứu trong đề tài.

- Phương pháp thực nghiệm:  Phương pháp khảo sát sơ bộ: Tiến hành khảo sát từng loại hóa chất để giới hạn định lượng khi sử dụng.  Phương pháp phối trộn vật liệu: Kết hợp các vật liệu với nhau theo tỷ lệ thích hợp.  Phương pháp đánh giá: Đánh giá và cho thang điểm từng sản phẩm dựa trên các chỉ tiêu như độ dày, độ trong suốt, tải trọng cực đại, SEM, FTIR.  Phương pháp toán học: Dùng phương pháp toán học để xử lí các số liệu từ thực nghiệm, sử dụng xác suất thống kê để biết được sai số.

 Phương pháp RSM (Response Surface Methodology): Ứng dụng để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như nồng độ NaOH, nhiệt độ và thời gian xử lý đến hiệu quả chiết tách cellulose từ lá dứa. Phương pháp này giúp xác định điều kiện tối ưu với số lượng thí nghiệm tối thiểu, tiết kiệm thời gian và chi phí thực hiện. - Phương pháp đồ thị: Sử dụng đồ thị để thể hiện số liệu đã qua xử lí để có cái nhìn toàn diện, trực quan hơn về mọi mặt của vấn đề. Qua đó đánh giá, nhận xét thí nghiệm một cách chính xác và hiệu quả nhất để lựa chọn được phương pháp tối ưu nhất.

- Phương pháp so sánh: Từ các kết quả số liệu, đồ thị thu được tiến hành so sánh các kết quả đó với nhau để lựa chọn được loại màng tối ưu nhất về độ dày, độ trong suốt, tải trọng cực đại, SEM, FTIR. 3 - Phương pháp thử nghiệm: Các mẫu đã tối ưu mang đi đánh giá các chỉ tiêu. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan nghiên cứu về màng sinh học. - Tối ưu hóa quy trình tách sợi cellulose từ lá dứa bằng phương pháp Response Surface Method (RSM) thông qua thay đổi yếu tố nồng độ NaOH, nhiệt độ, thời gian nấu.

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H₂SO₄, nhiệt độ thủy phân và đến quá trình tạo màng sinh học từ lá dứa nhằm lựa chọn điều kiện tối ưu để tạo thành màng lá dứa. - Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ microcellulose khi phối trộn với PVA để tạo màng sinh học từ lá dứa. - Đánh giá chất lượng màng thông qua các chỉ tiêu độ dày, tải trọng cực đại, độ giản dài, độ ẩm, độ hòa tan. - Đánh giá đặc tính của màng thông qua các chỉ tiêu SEM, FTIR, độ trong suốt.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Về ý nghĩa khoa học, nghiên cứu giúp làm rõ quy trình xử lý, biến tính cellulose để nâng cao tính chất cơ học của màng sinh học. Đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc vận dụng phụ phẩm nông nghiệp như bã mía, hạt nhãn, rơm rạ, … vào sản xuất vật liệu xanh. Kết quả của đề tài này cũng có thể sử dụng làm dữ liệu khoa học cho các nghiên cứu có liên quan. Về mặt thực tiễn, việc tận dụng lá dứa để sản xuất màng sinh học có thể giảm thiểu lượng rác thải nhựa, hạn chế vi nhựa trong môi trường đất và nước.

Bên cạnh đó, lượng phụ phẩm nông nghiệp cũng được tận dụng triệt nhằm tiết kiệm chi phí xử lý cũng như thúc đẩy phát triển kinh tế tuần hoàn. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái quát chung về phụ phẩm nông nghiệp Phụ phẩm nông nghiệp là những sản phẩm dư thừa hoặc bị loại bỏ trong quá trình sản xuất nông nghiệp. Thông thường những gì chúng ta gọi là chất thải chủ yếu là rơm rạ và phân gia súc, rơm, rạ, lá cây, bã trấu, lá dứa. Việc sử dụng không hết phụ phẩm nông nghiệp là vấn đề được quan tâm đáng kể đối với khu vực kinh doanh, đặc biệt là những doanh nghiệp tập trung vào việc chuyển đổi chất thải thành của cải.

Việc sử dụng các phụ phẩm như vậy không chỉ có lợi về mặt môi trường bằng cách giải quyết các vấn đề về quản lý chất thải mà còn về mặt kinh tế, biến chất thải thành nguyên liệu thô công nghiệp hoặc các sản phẩm có giá trị. Sự phát triển mạnh mẽ của nền nông nghiệp tại Việt Nam đang trải qua một bước đáng kể, thị trường nông nghiệp đang có nhiều sự chuyển biến nhằm mang lại chất lượng và nâng cao giá trị của người sản xuất. Vì thế kéo theo đó một lượng phụ phẩm nông nghiệp không được tận dụng hết thải ra ngoài môi trường gây ra những vấn đề về ô nhiễm môi trường và lãng phí nguồn tài nguyên. Theo số liệu thống kê Tổng lượng phụ, phụ phẩm trong nông nghiệp của Việt Nam Tổng lượng phụ, phụ phẩm trong nông nghiệp của Việt Nam ước tính gần 160 triệu tấn, trong đó có khoảng 90 triệu tấn phụ phẩm sau thu hoạch từ cây trồng, từ quá trình chế biến nông sản của ngành trồng trọt (56,2%); 62 triệu tấn phân gia súc, gia cầm từ ngành chăn nuôi (38,7%); 6 triệu tấn từ ngành lâm nghiệp (3,7%); gần 1 triệu tấn từ ngành thủy sản (0,6%).

Những con số này cho thấy tiềm năng, giá trị của phụ, phụ phẩm nông nghiệp [6]. Cùng với trồng trọt, ngành chăn nuôi cũng góp phần tạo ra lượng lớn phụ phẩm lớn hằng năm, tổng lượng những chất thải chăn nuôi năm 2022 lên đến 81,8 triệu tấn. Trong đó, chăn nuôi lợn chiếm 44,9%, bò thịt chiếm 26,7%, trâu chiếm 15,3%, gia cầm 8,1%, bò sữa 4,9%; chất thải lỏng phát sinh từ hoạt động chăn nuôi năm 2022 ước khoảng 379 triệu m³. Ước tính lượng chất thải chăn nuôi có xu hướng tăng dần theo các năm: 62 triệu tấn (2022), 68,15 triệu tấn (2025) và 71,92 triệu tấn (2030).