Nghiên cứu đánh giá đặc tính của vật liệu composite từ sơn gốc nước và bã cà phê

Đồ án tốt nghiệp: Vật liệu composite từ sơn gốc nước và bã cà phê - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Nguyễn Quang Ninh
• Người hướng dẫn: Trần Thanh Tâm
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ vật liệu
• Đề tài: Nghiên cứu đánh giá đặc tính của vật liệu composite từ sơn gốc nước và bã cà phê
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Tình hình nghiên cứu tái chế bã cà phê trong và ngoài nước
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Cây cà phê và bã cà phê ở Việt Nam và thế giới
• 2.2. Cây cà phê trong tự nhiên
• 2.3. Đặc điểm của cây cà phê và bã cà phê
• 2.4. Thành phần hóa học của bã cà phê
• 2.5. Những tác động của bã cà phê
• 2.6. Ứng dụng của bã cà phê
• 2.7. Nguồn gốc của sơn
• 2.8. Các thành phần của sơn
• 2.9. Giới thiệu về loại sơn được sử dụng trong sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM
• 3.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất và nguyên liệu
• 3.2. Hóa chất và nguyên liệu
• 3.3. Quy trình thực nghiệm
• 3.3.1. Quy trình xử lý bã cà phê
• 3.3.2. Quy trình chế tạo sản phẩm sơn từ bã cà phê
• 3.4. Các phương pháp phân tích
• 3.4.1. Kính hiển vi quang học (OM)
• 3.4.2. Phổ hồng ngoại FTIR (Fourier Transform Infrared)
• 3.4.4. Phương pháp đo kích thước hạt trung bình
• 3.4.5. Phương pháp đánh giá cơ tính
• 3.4.6. Phương pháp phân tích ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét SEM
• 3.4.7. Phương pháp đánh giá khả năng bám bụi của màng sơn trên xi măng
• 3.4.8. Phương pháp đánh giá độ bền rửa trôi của màng sơn trên xi măng (TCVN 8653-4-2012)
• 3.4.9. Phương pháp đánh giá độ bền của màng sơn trên xi măng trong môi trường kiềm (TCVN 8653-3-2012)
• 3.4.10. Phương pháp đánh giá độ bền của màng sơn trên xi măng trong môi trường acid
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả xử lý bã cà phê
• 4.1.1. Kết quả kính hiển vi quang học
• 4.1.2. Kết quả quang phổ hồng ngoại (FT-IR)
• 4.1.3. Kết quả đo kích thước hạt
• 4.2. Kết quả chế tạo sản phẩm composite từ sơn gốc nước và bã cà phê
• 4.2.1. Kết quả đánh giá ngoại quan
• 4.2.2. Kết quả kính hiển vi quang học
• 4.2.3. Phân tích phổ FTIR của các mẫu màng sơn
• 4.2.4. Kết quả cơ tính màng sơn phối trộn bã cà phê
• 4.2.5. Kết quả phân tích ảnh chụp từ kính hiển vi điện tử SEM
• 4.2.7. Đánh giá độ bền rửa trôi của mẫu sơn trên xi măng
• 4.2.8. Đánh giá độ chịu kiềm của mẫu sơn trên xi măng
• 4.2.9. Đánh giá khả năng chịu acid của màng sơn
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan vật liệu composite từ sơn gốc nước và bã cà phê

Đề tài tốt nghiệp ngành Công nghệ Vật liệu tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM mở ra hướng đi bền vững cho ngành sơn phủ. Nhóm nghiên cứu tập trung kết hợp sơn gốc nước thân thiện môi trường với phế phẩm bã cà phê. Bã cà phê qua xử lý đóng vai trò pha gia cường tự nhiên. Nhựa acrylic phân tán trong nước hoạt động như chất kết dính nền. Sự kết hợp này hình thành vật liệu màng composite đồng nhất và có độ bám dính tốt. Quá trình chế tạo không phát sinh hợp chất hữu cơ dễ bay hơi độc hại. Sản phẩm hướng đến giải pháp xanh thay thế lớp phủ dầu truyền thống. Nghiên cứu thực hiện đánh giá toàn diện cấu trúc hạt, cơ tính kéo và độ bền thời tiết. Kết quả mở ra triển vọng thương mại hóa các dòng vật liệu phủ gốc sinh học. Ngành xây dựng hiện đại đòi hỏi vật liệu vừa bền vừa giảm phát thải carbon. Công trình tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM giải quyết hài hòa hai bài toán kỹ thuật và sinh thái. Vật liệu bảo vệ bề mặt hiệu quả đồng thời tôn vinh giá trị kinh tế tuần hoàn.

1.1. Bối cảnh nghiên cứu tại ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

Khoa Khoa học Ứng dụng Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM chú trọng đào tạo gắn liền phát triển bền vững. Sinh viên Nguyễn Quang Ninh thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Thanh Tâm. Nghiên cứu bắt nguồn từ thực trạng phụ phẩm nông nghiệp bị lãng phí. Bã cà phê thải ra mỗi ngày với khối lượng rất lớn tại các đô thị. Việc chôn lấp bã cà phê gây ô nhiễm đất và nước ngầm nghiêm trọng. Đề tài tập trung tận dụng nguồn phế liệu giá rẻ này để chế tạo màng phủ. Quá trình nghiên cứu thúc đẩy tư duy đổi mới sáng tạo trong công nghệ vật liệu. Sản phẩm tạo ra đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe. Mô hình nghiên cứu này đóng góp trực tiếp vào mục tiêu chuyển đổi xanh của giáo dục đại học.

1.2. Mục tiêu và phạm vi đánh giá tính chất vật liệu

Nghiên cứu tập trung chế tạo màng composite từ sơn gốc nước và bã cà phê với nhiều tỉ lệ phối trộn. Phạm vi đánh giá bao gồm kiểm tra phân bố kích thước hạt gia cường. Đề tài khảo sát tính chất cơ lý theo tiêu chuẩn quốc tế ASTM D2370. Nhóm tác giả đo độ bền kéo đứt và độ giãn dài của màng tự do. Mẫu màng phủ trên tấm xi măng MAC 100 cũng được thử nghiệm thực tế. Thí nghiệm xác định độ bám dính lớp phủ và khả năng chống bám bụi. Tác động của các yếu tố thời tiết ngoài trời được theo dõi chặt chẽ. Kết quả xác lập công thức phối trộn tối ưu cho từng mục đích ứng dụng. Dữ liệu cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc ứng dụng công nghiệp.

II. Vấn đề bã cà phê thải và nhu cầu composite từ sơn gốc nước

Việt Nam là quốc gia xuất khẩu cà phê hàng đầu thế giới. Lượng bã cà phê thải ra hàng năm đạt hàng trăm nghìn tấn. Phần lớn bã cà phê bị xử lý bằng phương pháp chôn lấp thủ công. Quá trình phân hủy yếm khí tại các bãi rác diễn ra sau khoảng ba tháng. Mỗi tấn bã cà phê phân hủy sinh ra 340 mét khối khí metan. Khí metan có khả năng giữ nhiệt gây hiệu ứng nhà kính gấp 86 lần so với khí carbon dioxide. Tình trạng này đe dọa nghiêm trọng đến hệ sinh thái và nguồn nước ngầm. Biến đổi khí hậu gia tăng tạo ra nhiều hiện tượng thời tiết cực đoan tại Việt Nam. Lũ lụt, hạn hán và bão lớn xuất hiện với tần suất ngày càng dày đặc. Việt Nam đã cam kết cắt giảm mạnh phát thải khí nhà kính tại các hội nghị khí hậu toàn cầu. Vì vậy, việc tái chế bã cà phê trở thành nhiệm vụ cấp bách. Thay vì xả thải, phụ phẩm này cần được chuyển hóa thành vật liệu có giá trị kinh tế cao. Sơn gốc nước kết hợp bã cà phê là giải pháp công nghệ đáp ứng trọn vẹn yêu cầu giảm phát thải.

2.1. Nguy cơ môi trường từ bãi chôn lấp bã cà phê

Bã cà phê chứa hàm lượng hữu cơ cao và nhiều hợp chất polyphenol khó phân hủy. Khi chôn lấp, bã cà phê làm chua đất và ô nhiễm nguồn nước ngầm xung quanh. Môi trường yếm khí thúc đẩy vi khuẩn sinh ra lượng lớn khí metan độc hại. Khí thải này làm trầm trọng thêm hiện tượng ấm lên toàn cầu. Tại các đô thị lớn, rác thải cà phê gây áp lực nặng nề lên hạ tầng thu gom. Chi phí vận chuyển và xử lý bãi chôn lấp ngày càng tăng cao. Nguồn tài nguyên sinh học quý giá bị tiêu hủy lãng phí mỗi ngày. Tái sử dụng bã cà phê giúp giảm tải trực tiếp cho các bãi rác địa phương. Giải pháp tận thu bã thải biến rác thành nguồn nguyên liệu đầu vào bền vững cho ngành sản xuất màng phủ.

2.2. Xu hướng thay thế sơn gốc dung môi độc hại

Sơn dung môi truyền thống phát thải lượng lớn hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Hóa chất này gây hại cho sức khỏe thợ sơn và làm ô nhiễm không khí đô thị. Quy định pháp lý về bảo vệ môi trường ngày càng thắt chặt tiêu chuẩn phát thải. Các nhà sản xuất buộc phải chuyển dịch sang hệ thống sơn gốc nước an toàn hơn. Sơn gốc nước sử dụng dung môi nước nên không có mùi nồng nặc và không bắt lửa. Tuy nhiên, màng sơn gốc nước nguyên bản thường có độ cứng và độ bám bụi chưa cao. Việc bổ sung hạt bã cà phê giúp tăng cường cơ tính cho màng phủ. Hướng đi này giúp sơn xanh cạnh tranh sòng phẳng với các dòng sơn công nghiệp truyền thống.

III. Phương pháp chế tạo composite từ sơn gốc nước và bã cà phê

Quy trình chế tạo vật liệu composite đòi hỏi sự chuẩn bị mẫu nghiêm ngặt và đồng đều. Bã cà phê sau thu gom được sấy khô để loại bỏ triệt để độ ẩm dư thừa. Nguyên liệu được nghiền mịn và sàng lọc nhằm đạt dải kích thước hạt tiêu chuẩn. Sơn gốc nước đóng vai trò môi trường phân tán chính trong hệ thống pha trộn. Các tỉ lệ bã cà phê khác nhau được đưa vào sơn dưới tác động khuấy cơ học tốc độ cao. Quá trình khuấy đảm bảo hạt bã cà phê phân tán đều, không bị vón cục trong dung dịch. Hỗn hợp sau trộn được quét thành màng tự do và phủ lên tấm xi măng MAC 100. Việc đánh giá cơ tính kéo thực hiện trên máy đo kéo chuyên dụng IMADA MX-500N. Thử nghiệm tuân thủ chặt chẽ tiêu chuẩn quốc tế ASTM D2370 ở nhiệt độ phòng. Mẫu đo cắt theo kích thước dài 63 mm với khoảng cách ngàm kẹp 25 mm. Vận tốc kéo thử nghiệm thiết lập cố định ở mức 100 mm/phút. Thiết bị ghi nhận chính xác độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt của từng màng phủ.

3.1. Kỹ thuật tiền xử lý và kiểm soát kích thước hạt

Bã cà phê tươi chứa nhiều dầu béo và nước tự do cản trở độ bám dính sơn. Quá trình tiền xử lý bao gồm rửa sạch tạp chất hòa tan và sấy khô ở nhiệt độ kiểm soát. Bột bã khô trải qua quá trình nghiền bi cơ học để thu nhỏ kích thước. Kích thước hạt trung bình được xác định chính xác qua phương pháp đo hiển vi quang học. Sự đồng đều của hạt quyết định trực tiếp đến độ mịn và độ bóng của màng sơn. Hạt quá thô dễ gây nứt màng và làm giảm cơ tính của vật liệu composite. Kích thước hạt tối ưu giúp tăng diện tích tiếp xúc với các chuỗi polymer. Nhựa sơn dễ dàng thấm ướt bề mặt bã cà phê và gia tăng lực liên kết liên pha.

3.2. Đánh giá cơ tính theo tiêu chuẩn ASTM D2370

Tiêu chuẩn ASTM D2370 là thước đo chuẩn mực để đánh giá độ bền màng phủ hữu cơ. Các mẫu màng composite tự do được cắt chuẩn xác với chiều rộng từ 13 đến 25 mm. Chiều dài mẫu thử dài hơn ít nhất 50 mm so với chiều dài đo quy định. Máy thử kéo IMADA MX-500N vận hành ổn định với tốc độ kéo 100 mm mỗi phút. Ngàm kẹp giữ chặt hai đầu màng sơn với khoảng cách ban đầu 25 mm. Dữ liệu thử nghiệm phản ánh rõ mối tương quan giữa tỉ lệ bã cà phê và độ bền màng. Khi tỷ lệ bã phối trộn hợp lý, độ chịu lực của màng composite tăng đáng kể. Kết quả đo đạc cung cấp thông số kỹ thuật chuẩn xác cho khâu thiết kế ứng dụng màng.

IV. Ứng dụng và tiềm năng composite từ sơn gốc nước và bã cà phê

Đề tài tốt nghiệp tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM khẳng định tính khả thi vượt trội của màng composite sinh thái. Sự kết hợp giữa hạt bã cà phê và sơn nước đem lại nhiều đặc tính vật lý vượt trội. Màng phủ có khả năng bám dính chắc chắn trên bề mặt tấm xi măng MAC 100. Độ nhám bề mặt vi mô từ bã cà phê giúp giảm đáng kể hiện tượng tích tụ bụi bẩn ngoài trời. Vật liệu duy trì độ bền màu và không bong tróc dưới tác động nhiệt ẩm khắc nghiệt. Sản phẩm màng phủ xanh này có thể ứng dụng rộng rãi cho các tấm ốp tường và gạch bê tông nhẹ. Không gian kiến trúc xanh được hưởng lợi từ vẻ đẹp tự nhiên và tính thân thiện môi trường của lớp phủ. Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ dàng chuyển giao sang quy mô sản xuất công nghiệp thực tế. Việc thương mại hóa sản phẩm góp phần giải quyết bài toán rác thải cho các chuỗi cà phê lớn. Nghiên cứu tạo tiền đề vững chắc cho việc phát triển vật liệu xây dựng tuần hoàn tại Việt Nam.

4.1. Khả năng phủ bảo vệ tấm xi măng MAC 100

Tấm xi măng MAC 100 phủ composite thể hiện khả năng kháng ẩm và chống thấm ấn tượng. Các hạt bã cà phê phân tán đều lấp đầy các vi lỗ xốp trên bề mặt bê tông. Lớp màng bảo vệ hạn chế tối đa sự xâm nhập của nước mưa và hóa chất ăn mòn. Độ bám dính giữa màng composite và nền xi măng đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cao. Bề mặt sau khi phủ có màu nâu trầm tự nhiên tạo điểm nhấn thẩm mỹ độc đáo. Lớp phủ không bị phồng rộp hay nứt gãy sau thời gian dài phơi mẫu thử nghiệm. Giải pháp này giúp gia tăng tuổi thọ và độ bền cho các cấu kiện bê tông đúc sẵn trong xây dựng hiện đại.

4.2. Khả năng chống chịu môi trường và chống bám bụi

Nghiên cứu đánh giá chi tiết độ tích bụi của màng composite dưới điều kiện môi trường thực tế. Cấu trúc bề mặt cải tiến giúp hạn chế lực hút tĩnh điện đối với các hạt bụi mịn. Bụi bẩn bám trên bề mặt màng phủ dễ dàng bị rửa trôi bởi các cơn mưa tự nhiên. Màng composite cũng thể hiện khả năng chống chịu bức xạ tử ngoại tốt hơn sơn nước thông thường. Thành phần lignin tự nhiên trong bã cà phê đóng vai trò như chất hấp thụ tia cực tím. Lớp phủ hạn chế hiện tượng lão hóa và bạc màu của nhựa polymer nền. Tính năng tự làm sạch này giúp giảm đáng kể chi phí bảo trì và vệ sinh công trình định kỳ.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Vật liệu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh của sinh viên Nguyễn Quang Ninh, do TS. Trần Thanh Tâm hướng dẫn, tập trung vào việc nghiên cứu và chế tạo vật liệu composite trên cơ sở kết hợp giữa sơn gốc nước và bã cà phê đã qua sử dụng (Spent Coffee Grounds - SCG).

Bối cảnh thực tiễn của nghiên cứu xuất phát từ sự gia tăng nhanh chóng trong sản xuất và tiêu thụ cà phê tại Việt Nam cũng như trên quy mô toàn cầu:

• Theo dữ liệu từ Hiệp hội Cà phê và Ca cao Việt Nam (VICOFA), mức tiêu thụ cà phê bình quân đầu người tại Việt Nam đã tăng từ 1,8 kg/người/năm (năm 2015) lên gần 3 kg/người/năm (năm 2023), với dự báo tốc độ tăng trưởng nội địa bình quân đạt khoảng 6,6%/năm trong giai đoạn 2025–2030.
• Năm 2022, sản lượng cà phê của Việt Nam đạt vị trí thứ hai thế giới và đứng đầu về cà phê Robusta, với khối lượng xuất khẩu 1,77 triệu tấn và tiêu dùng nội địa trên 196.000 tấn. Quá trình chế biến và sử dụng tạo ra lượng bã cà phê chiếm khoảng 45% trọng lượng hạt, tương đương lượng bã cà phê sinh ra tại Việt Nam ước tính gần 88.500 tấn mỗi năm.
• Trên thế giới, mỗi ngày có hơn 2,25 tỷ cốc cà phê được tiêu thụ (riêng Vương quốc Anh chiếm khoảng 98 triệu cốc). Ước tính với trung bình 11 gram bã cà phê tươi trên mỗi cốc, lượng phế phẩm bã cà phê ướt phát sinh hàng ngày trên toàn cầu lên tới gần 18 triệu tấn. Ngoài ra, cứ 1 kg cà phê hòa tan sản xuất ra sẽ thải bỏ khoảng 2 kg bã cà phê ướt.
• Vấn đề môi trường và xử lý chất thải: Hiện nay chỉ có khoảng 25% lượng bã cà phê được tái chế làm phân bón hữu cơ, phần lớn còn lại bị đưa ra các bãi chôn lấp hoặc xử lý bằng phương pháp đốt. Khi chôn lấp yếm khí, mỗi tấn bã cà phê phân hủy sinh ra khoảng 340 m³ khí metan (CH₄) – loại khí có khả năng làm tăng nhiệt độ toàn cầu cao gấp 86 lần so với khí cacbonic (CO₂). Khi xử lý bằng phương pháp đốt cháy với đơn giá xử lý rác khoảng 475 đồng/kg (số liệu tại khu vực TP. Hồ Chí Minh), quá trình này không chỉ tiêu tốn kinh phí lớn mà còn phát thải khí CO₂ cùng các hợp chất furan và dioxin gây độc hại cho đường hô hấp và sức khỏe con người.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể gồm:

1. Đề xuất quy trình xử lý bã cà phê phế thải từ các cửa hàng thành nguyên liệu bột đạt tiêu chuẩn phối trộn.
2. Nghiên cứu cấu trúc, thành phần và kích thước hạt của bã cà phê sau khi xử lý.
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phần trăm khối lượng sơn và khối lượng bã cà phê đến các tính chất của màng sản phẩm, từ đó đề xuất tỷ lệ phối trộn thích hợp để cải tiến vật liệu composite từ sơn gốc nước và bã cà phê tái chế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Bã cà phê phế thải đã qua sử dụng và hệ sơn phủ gốc nước một thành phần (thương phẩm OneCoat 247).
• Phạm vi không gian thu thập mẫu: Bã cà phê được thu gom tại các quán cà phê quanh khu vực Ký túc xá Khu B – Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh (Làng Đại học Thủ Đức).
• Phạm vi thử nghiệm: Khảo sát thực nghiệm được thực hiện tại các phòng thí nghiệm thuộc Khoa Khoa học Ứng dụng (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh), Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh và các đơn vị kiểm định chuyên ngành tại TP. Hồ Chí Minh.
• Phạm vi thời gian: Khóa luận được giao nhiệm vụ từ ngày 06/03/2024 và bảo vệ vào tháng 06/2025.
• Các sản phẩm dự kiến của đề tài: Màng composite tự do từ sơn gốc nước và bã cà phê; tấm xi măng mác 100 (MAC 100) được phủ lớp màng composite từ sơn gốc nước và bã cà phê.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên đặc tính nông học, hóa sinh của cây cà phê và các thành phần hóa học của hệ sơn phân tán trong nước:

• Phân loại thực vật: Cây cà phê thuộc họ Thiến thảo (Rubiaceae), chi Coffea. Tại Việt Nam, giống cà phê Robusta (Coffea canephora) chiếm tỷ trọng chủ đạo với 92,9% tổng diện tích gieo trồng; giống Arabica chiếm dưới 5%, còn lại là giống Excelsa. Năng suất cà phê trung bình của Việt Nam đạt 2,3 tấn/ha, nhiều khu vực canh tác đạt trên 3,5 tấn/ha.
• Thành phần hóa học của bã cà phê (SCG): Bã cà phê chứa thành phần sinh khối bao gồm độ ẩm (1,70%), lignin không hòa tan (17,46%) và tổng chất xơ không hòa tan (50,70%). Phân tích chi tiết thành phần cho thấy bã cà phê gồm:
  • Cellulose (15,29% – 17,04%): Là homopolysaccharide mạch thẳng cấu tạo từ các đơn vị D-glucopyranose liên kết bằng liên kết $\beta$-1,4-glycosid, tạo thành các vi sợi (microfibril) nhờ liên kết hydro nội và liên phân tử.
  • Hemicellulose: Chiếm 11,04%, là polymer dị thể phân nhánh chứa các gốc pentose (D-xylose, D-arabinose) và hexose (D-mannose, D-glucose), có mức độ trùng hợp thấp (100–200) và tồn tại ở dạng gel vô định hình.
  • Lignin (22% – 25% ở dạng phức chất tổng thể): Mạng polymer polyphenolic không gian 3 chiều không chứa carbohydrate, cấu thành từ ba loại monolignol gồm rượu p-coumaryl, coniferyl và sinapyl, cung cấp độ cứng và độ bền nén cho cấu trúc tế bào.
  • Pectin (52,62% – 55,14%), protein (~10%) và hàm lượng carbon trên 50%.
  • Các hợp chất có hoạt tính sinh học: Chứa caffeine và diterpene có tác dụng chống oxy hóa và xua đuổi côn trùng tự nhiên.
• Hệ sơn phủ nền polymer: Đề tài sử dụng sơn nhũ tương gốc nước một thành phần OneCoat 247. Thành phần định lượng của sơn gồm:
  • Nhựa acrylic hoặc styrene-acrylic (20% – 25%): Đóng vai trò chất tạo màng (film former) quyết định độ bám dính, độ bền uốn và tính chịu thời tiết.
  • Chất tạo màu/bột màu (2% – 10%): Tạo độ phủ và màu sắc.
  • Chất độn vô cơ như $\text{CaCO}_3$, talc hoặc silica (30% – 40%): Kiểm soát độ nhớt, làm giảm giá thành và hỗ trợ độ mịn bề mặt.
  • Phụ gia chức năng (1% – 5%): Bao gồm chất phân tán, chất phá bọt, chất làm dày, chất ổn định pH và bảo quản.
  • Nước (20% – 30%): Môi trường phân tán bay hơi tạo màng sau khi thi công.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và trang thiết bị sử dụng:

• Xử lý cơ lý mẫu bã cà phê: Thu gom, rửa nước tách rác cơ học, phơi nắng sơ bộ, sấy tủ sấy ở nhiệt độ 70°C trong 30 phút, nghiền bi bằng máy Tencan và rây cơ học qua rây tiêu chuẩn có kích thước mắt lưới 0,075 mm.
• Phối trộn vật liệu composite: Phối trộn cơ học giữa sơn OneCoat 247 và bột bã cà phê sau rây theo các tỷ lệ khối lượng xác định (M0, M1, M2, M3, M4).
• Phương pháp phân tích hình thái và vi cấu trúc:
  • Kính hiển vi quang học (OM): Sử dụng thiết bị Nikon Labophot 2 tại Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh để quan sát sự phân bố hạt bã cà phê và bề mặt màng.
  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Sử dụng thiết bị SEM Prisma E (Thermo Scientific) để khảo sát bề mặt gãy và tương tác pha ở độ phóng đại cao.
• Phương pháp phổ nghiệm:
  • Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR): Sử dụng máy đo FTIR Bruker Alpha II (tại Phòng E31, số 40 Bà Huyện Thanh Quan, Quận 3, TP. Hồ Chí Minh) quét ở vùng số sóng từ 4000 cm⁻¹ đến 400 cm⁻¹, độ phân giải 4 cm⁻¹, số lần quét từ 8 đến 128 lần để xác định các nhóm chức hóa học của bã cà phê và các mẫu màng sơn composite.
• Phương pháp kiểm tra cơ tính:
  • Đo độ bền kéo và độ biến dạng theo tiêu chuẩn ASTM D2370 bằng máy kéo nén IMADA MX-500N (tại Công ty TNHH TM&DV Công nghệ H2C, Quận Tân Phú, TP. Hồ Chí Minh). Thử nghiệm trên màng sơn tự do có kích thước cắt dài 63 mm, khoảng cách ngàm kẹp 25 mm và tốc độ kéo duy trì 100 mm/phút ở nhiệt độ phòng.
• Phương pháp thử nghiệm độ bền môi trường trên đế xi măng MAC 100:
  • Đánh giá khả năng tích bụi/bám bụi của màng sơn trên đế vữa xi măng bằng phương pháp quang học.
  • Đánh giá độ bền rửa trôi theo tiêu chuẩn TCVN 8653-4:2012.
  • Đánh giá độ bền chịu môi trường kiềm theo tiêu chuẩn TCVN 8653-3:2012 sử dụng dung dịch kiềm Sodium hydroxide (NaOH).
  • Đánh giá khả năng chịu môi trường acid sử dụng dung dịch Sulfuric acid ($\text{H}_2\text{SO}_4$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này tập trung trình bày tính cấp thiết của đề tài và tổng quan các công trình nghiên cứu về tái chế bã cà phê trong và ngoài nước. Tác giả chỉ ra rằng áp lực giảm thiểu ô nhiễm và khí nhà kính đang thúc đẩy các ứng dụng bã cà phê như:

• Tái chế bã cà phê làm vật liệu xây dựng, gạch lát nền hai lớp đậm đặc/xốp đạt tiêu chuẩn ISO 13006 (Nhóm BIb) và cốt liệu gốm sét nhẹ (LWA).
• Sử dụng làm giá thể ủ phân trùn quế kết hợp phân bò và bã cà phê theo tỷ lệ 30:70.
• Sản xuất than sinh học xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa glucose thành fructose hoặc nhiệt phân sinh khí tổng hợp.
• Tách chiết các hợp chất tự nhiên (caffeine, tannin, polyphenol) và ứng dụng than bã cà phê để hấp phụ kim loại nặng, xử lý độ màu và nhu cầu oxy hóa học (COD) trong nước thải dệt nhuộm. Từ đó, tác giả xác định hướng nghiên cứu đưa bã cà phê vào làm chất phụ gia/chất độn phân tán trong sơn gốc nước để tạo ra lớp màng phủ có tính năng bảo vệ, tận dụng mùi thơm tự nhiên và khả năng xua đuổi côn trùng.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp hệ thống dữ liệu chi tiết về lịch sử phát triển, vùng trồng cà phê trên thế giới và tại Việt Nam, đặc điểm sinh trưởng của các giống Robusta, Arabica, Excelsa. Tác giả phân tích cấu trúc hóa học của các đại phân tử trong thành tế bào bã cà phê gồm cellulose (chuỗi liên kết $\beta$-1,4-glycosid), hemicellulose (chuỗi polymer dị thể xylan, mannan) và lignin (cấu trúc polymer thơm phức tạp liên kết chéo).

Bên cạnh đó, chương này phân loại các hệ sơn theo chất tạo màng (alkyd, acrylic, polyurethane, epoxy), dung môi (dung môi hữu cơ hoặc nước) và số thành phần (sơn 1, 2 và 3 thành phần). Điểm nhấn chính của chương là việc giới thiệu chi tiết cấu tạo của loại sơn thương mại OneCoat 247 – một loại sơn nhũ tương acrylic/styrene-acrylic gốc nước một thành phần, nêu rõ tỷ lệ các hợp phần cấu tạo (nhựa 20–25%, bột màu 2–10%, chất độn 30–40%, phụ gia 1–5% và nước 20–30%) để làm cơ sở cho các tính toán pha nền trong quy trình phối trộn composite.

Chương 3: Quy trình thực nghiệm

Chương 3 trình bày danh mục thiết bị, dụng cụ, hóa chất cùng các bước chế tạo và kiểm nghiệm mẫu. Quy trình thực nghiệm bao gồm:

1. Quy trình xử lý bã cà phê gồm 6 bước liên hoàn:
   • Bước 1: Xử lý sơ bộ loại bỏ tạp chất lớn nhìn thấy bằng mắt thường từ nguồn bã cà phê thu gom tại Ký túc xá Khu B - ĐHQG TP.HCM.
   • Bước 2: Rửa sạch bằng nước nhằm lắng cặn bẩn và gạn tách bã sạch.
   • Bước 3: Phơi khô sơ cấp dưới ánh nắng mặt trời nhằm hạ độ ẩm ban đầu, tránh ẩm mốc.
   • Bước 4: Sấy khô trong tủ sấy Memmert ở nhiệt độ cố định 70°C trong 30 phút để loại bỏ hoàn toàn độ ẩm tồn dư.
   • Bước 5: Nghiền mịn bã cà phê khô bằng máy nghiền bi Tencan.
   • Bước 6: Sàng lọc qua rây tiêu chuẩn mắt lưới 0,075 mm, thu nhận phần bột bã cà phê có cỡ hạt dưới 0,075 mm để đưa vào sản xuất màng sơn.
2. Quy trình phối trộn tạo màng composite: Phối trộn bột bã cà phê và sơn OneCoat 247 theo các tỷ lệ phần trăm khối lượng: mẫu đối chứng M0 (100% sơn, 0% bã cà phê), mẫu M1 (95% sơn, 5% bã cà phê), mẫu M2 (92,5% sơn, 7,5% bã cà phê), cùng các tỷ lệ phối trộn tiếp theo của mẫu M3 và M4.
3. Thiết lập các phương pháp đo đạc:
   • Đo phổ hồng ngoại FTIR trên máy Bruker Alpha II.
   • Quan sát vi cấu trúc bằng kính hiển vi quang học Nikon Labophot 2 và kính hiển vi điện tử quét SEM Prisma E.
   • Thử nghiệm độ bền kéo trên máy IMADA MX-500N theo chuẩn ASTM D2370 với mẫu màng sơn tự do dài 63 mm, khoảng cách ngàm 25 mm, tốc độ 100 mm/phút.
   • Đánh giá khả năng tích bụi, độ bền rửa trôi theo tiêu chuẩn TCVN 8653-4:2012, độ chịu kiềm theo TCVN 8653-3:2012 (dùng dung dịch NaOH) và độ chịu acid (dùng dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$) trên các tấm đế xi măng MAC 100.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 công bố toàn bộ dữ liệu đo đạc và thảo luận chuyên sâu:

• Kết quả xử lý bã cà phê: Hình ảnh hiển vi quang học và phép đo kích thước hạt xác nhận bột bã cà phê sau khi qua máy nghiền bi và rây sàng lọc đạt độ đồng đều với kích thước hạt dưới 0,075 mm. Phổ FTIR của bã cà phê sau xử lý thể hiện rõ các mũi dao động đặc trưng của liên kết hydroxyl (-OH), liên kết C-H béo, liên kết cacbonyl (C=O) và khung vòng thơm của lignin.
• Đánh giá ngoại quan và vi cấu trúc màng sơn: Các mẫu composite từ M0 đến M4 sau khi đóng rắn tạo thành màng liên tục. Khi quan sát dưới kính hiển vi quang học và ảnh chụp SEM (mẫu M2, M3), các hạt bã cà phê phân tán đều trong pha nền polymer acrylic. Tuy nhiên, khi tăng hàm lượng bã cà phê, xuất hiện hiện tượng tích tụ cục bộ của các hạt sinh khối.
• Phân tích phổ hồng ngoại FTIR của các mẫu màng sơn: Phổ FTIR của các mẫu M1, M2, M3, M4 khi đối chiếu với mẫu nền trắng M0 cho thấy sự kết hợp các mũi dao động đặc trưng của nhựa nền acrylic và các nhóm chức hữu cơ của bã cà phê mà không xuất hiện các liên kết hóa học phá hủy cấu trúc nền.
• Đánh giá cơ tính màng sơn: Đường cong ứng suất – biến dạng của các nhóm mẫu (M0-1,2,3; M1-1,2,3; M2-1,2,3; M3-1,2; M4-1,2,3) phản ánh sự thay đổi rõ rệt về độ bền kéo đứt và độ giãn dài tương đối của màng composite khi thay đổi tỷ lệ phối trộn bã cà phê.
• Đánh giá độ bền màng sơn phủ trên đế xi măng MAC 100:
  • Thử nghiệm độ tích bụi: Quan sát màng trước và sau khi bám bụi xác định khả năng giữ bề mặt của các tỷ lệ phối trộn khác nhau.
  • Thử nghiệm độ bền rửa trôi (TCVN 8653-4:2012): Màng sơn duy trì độ bám dính tốt trên đế xi măng sau các chu kỳ cọ rửa.
  • Thử nghiệm độ chịu kiềm (TCVN 8653-3:2012) và độ chịu acid: Hình ảnh hiển vi màng sơn sau khi ngâm trong dung dịch kiềm NaOH và dung dịch acid $\text{H}_2\text{SO}_4$ cho thấy màng sơn vẫn giữ được độ liên tục, không bị phồng rộp hay bong tróc nghiêm trọng ở tỷ lệ phối trộn thích hợp.

Kết luận và kiến nghị

Tác giả đúc kết khả năng chế tạo vật liệu composite từ sơn gốc nước và bã cà phê với quy trình công nghệ đơn giản, chi phí nguyên liệu thấp và thân thiện với môi trường. Đồng thời, kiến nghị tiếp tục mở rộng phân tích các chỉ tiêu cơ lý tính chuyên sâu khác của màng sơn.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp số liệu thực nghiệm về các thông số công nghệ chế tạo và đánh giá đặc tính của màng composite sơn gốc nước gia cường bột bã cà phê:

Thông số / Chỉ tiêu kiểm tra	Điều kiện / Tiêu chuẩn áp dụng	Giá trị / Kết quả ghi nhận trong văn bản
Nguồn gốc bã cà phê thu gom	Khu vực Làng Đại học Thủ Đức, TP.HCM	Bã cà phê phế thải qua sử dụng (SCG)
Chế độ sấy bã cà phê	Tủ sấy Memmert	Nhiệt độ 70°C, thời gian 30 phút
Cỡ hạt bã cà phê sau rây	Rây cơ học tiêu chuẩn	Kích thước hạt nhỏ hơn 0,075 mm
Tỷ lệ sơn / bã cà phê mẫu M0	Khối lượng (wt%)	100 wt% sơn / 0 wt% bã cà phê
Tỷ lệ sơn / bã cà phê mẫu M1	Khối lượng (wt%)	95 wt% sơn / 5 wt% bã cà phê
Tỷ lệ sơn / bã cà phê mẫu M2	Khối lượng (wt%)	92,5 wt% sơn / 7,5 wt% bã cà phê
Dải đo phổ hồng ngoại FTIR	Thiết bị Bruker Alpha II	4000 cm⁻¹ – 400 cm⁻¹, độ phân giải 4 cm⁻¹
Kiểm tra độ bền kéo đứt	Tiêu chuẩn ASTM D2370 (Máy IMADA MX-500N)	Kích thước mẫu: dài 63 mm, ngàm 25 mm, tốc độ 100 mm/phút
Độ bền rửa trôi trên xi măng	Tiêu chuẩn TCVN 8653-4:2012	Thử nghiệm trên đế tấm xi măng MAC 100
Độ bền môi trường kiềm	Tiêu chuẩn TCVN 8653-3:2012	Đánh giá bằng dung dịch kiềm NaOH trên đế xi măng
Khả năng chịu môi trường acid	Thử nghiệm hóa chất chuyên biệt	Đánh giá bằng dung dịch acid $\text{H}_2\text{SO}_4$ trên đế xi măng

Kết quả chính của nghiên cứu:

• Xây dựng thành công quy trình xử lý bã cà phê 6 bước (xử lý sơ bộ, rửa sạch, phơi khô, sấy ở 70°C trong 30 phút, nghiền bi, sàng qua rây 0,075 mm) tạo ra nguồn hạt phụ gia phân tán đồng đều.
• Xác định được màng composite phối trộn bột bã cà phê vào hệ sơn gốc nước nhũ tương acrylic OneCoat 247 có khả năng đóng rắn tạo màng tốt, bám dính chắc chắn trên bề mặt đế xi măng MAC 100.
• Kết quả kiểm tra độ bền hóa lý theo các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 8653-4:2012 về độ bền rửa trôi, TCVN 8653-3:2012 về độ chịu kiềm) và khả năng chịu acid ($\text{H}_2\text{SO}_4$) chứng minh màng composite duy trì được tính ổn định bề mặt, không bị bong tróc hay suy giảm cấu trúc ở các tỷ lệ phối trộn khảo sát.
• Màng sơn giữ lại được hương thơm tự nhiên của bã cà phê, đồng thời tận dụng thành phần caffeine và diterpene vốn có trong bã cà phê để gia tăng tính năng xua đuổi côn trùng cho lớp phủ hoàn thiện.

Giải pháp và đóng góp của đề tài:

• Đề xuất một giải pháp tái chế chất thải rắn hữu cơ phát thải từ chuỗi tiêu thụ cà phê tại chỗ thành nguyên liệu phụ gia cho ngành sản xuất sơn phủ xây dựng.
• Quy trình chế tạo đơn giản, sử dụng các thiết bị gia công phổ thông (máy nghiền bi, rây, máy khuấy phân tán), giúp giảm chi phí xử lý rác thải sinh hoạt và giảm giá thành nguyên liệu sơn nhờ thay thế một phần chất độn vô cơ bằng bột bã cà phê sinh học.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi khảo sát nguồn nguyên liệu bã cà phê mới chỉ thu thập tập trung tại các quán cà phê cục bộ trong khu vực Ký túc xá Khu B - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, chưa đánh giá sự sai khác về thành phần hóa sinh giữa các nguồn bã cà phê từ nhiều phương pháp pha chế hay giống cà phê khác nhau.
• Theo nhận xét chính thức từ Giảng viên hướng dẫn (TS. Trần Thanh Tâm), nghiên cứu vẫn còn khuyết điểm là cần phân tích bổ sung thêm một số đặc tính lý học khác của màng composite (như độ thấm hơi nước, độ bóng, độ cứng bề mặt màng hoặc độ bền va đập).
• Thử nghiệm độ bền môi trường (kiềm, acid, rửa trôi) mới được đánh giá bằng phương pháp quan sát ngoại quan và hiển vi quang học trong điều kiện phòng thí nghiệm ngắn hạn, chưa có dữ liệu thử nghiệm phơi mẫu ngoài trời dài hạn.

Hướng nghiên cứu mở rộng được đề xuất:

• Khảo sát chuyên sâu hơn về các chỉ tiêu vật lý và cơ lý bổ sung của màng sơn theo các bộ tiêu chuẩn thử nghiệm sơn xây dựng.
• Thử nghiệm định lượng khả năng xua đuổi côn trùng và hoạt tính kháng nấm mốc thực tế của lớp màng phủ trong các điều kiện môi trường thực tế khác nhau.
• Nghiên cứu xử lý biến tính hóa học bề mặt hạt bã cà phê (như kiềm hóa hoặc dùng chất ghép đôi silane) để nâng cao độ phân tán và lực liên kết liên diện giữa hạt độn sinh học và nền polymer acrylic.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Công nghệ Vật liệu, Kỹ thuật Hóa học và Kỹ thuật Môi trường có nhu cầu tìm hiểu các phương pháp tái chế sinh khối rắn hữu cơ (biomass) làm chất độn sinh học gia cường cho nền polymer.
• Các kỹ sư, nhà nghiên cứu tại các phòng phát triển sản phẩm (R&D) thuộc các doanh nghiệp sản xuất sơn nước, lớp phủ bảo vệ bề mặt và vật liệu xây dựng thân thiện môi trường.

Các nội dung và dữ liệu thực nghiệm có giá trị tham khảo cao nhất bao gồm:

• Quy trình công nghệ 6 bước chi tiết dùng để xử lý, làm sạch, sấy khô và nghiền mịn bã cà phê về cỡ hạt dưới 0,075 mm.
• Phương pháp và quy trình đo cơ tính màng sơn tự do theo chuẩn ASTM D2370 trên máy IMADA MX-500N (các thông số cắt mẫu, cữ kẹp 25 mm, vận tốc kéo 100 mm/phút).
• Phương pháp thực nghiệm và đánh giá độ bền rửa trôi (TCVN 8653-4:2012), độ chịu kiềm (TCVN 8653-3:2012) và độ chịu acid trên tấm đế xi măng mác 100.

Câu hỏi thường gặp

1. Sơn nền được tác giả sử dụng để tạo composite là loại nào và có thành phần ra sao?
Khóa luận sử dụng sơn OneCoat 247, là loại sơn nhũ tương gốc nước một thành phần. Thành phần chính của sơn bao gồm: nhựa acrylic hoặc styrene-acrylic (20% – 25%), chất tạo màu (2% – 10%), chất độn vô cơ $\text{CaCO}_3$/talc/silica (30% – 40%), phụ gia chức năng phân tán, phá bọt, làm dày (1% – 5%) và nước (20% – 30%).

2. Quy trình xử lý bã cà phê phế thải trước khi phối trộn sơn gồm các bước nào?
Quy trình gồm 6 bước: (1) Xử lý sơ bộ loại bỏ rác bẩn thô; (2) Rửa sạch với nước và lắng cặn; (3) Phơi khô sơ cấp trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời; (4) Sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 70°C trong vòng 30 phút; (5) Nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi; (6) Rây phân loại qua rây tiêu chuẩn mắt lưới 0,075 mm để thu bột có kích thước hạt dưới 0,075 mm.

3. Khảo sát cơ tính kéo của màng composite được tiến hành theo tiêu chuẩn nào với các thông số thử nghiệm gì?
Thử nghiệm đo cơ tính kéo được thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM D2370 trên máy thử độ bền kéo IMADA MX-500N ở nhiệt độ phòng. Kích thước mẫu màng tự do có chiều dài tổng thể 63 mm, chiều rộng từ 13 đến 25 mm, khoảng cách đo giữa hai ngàm kẹp là 25 mm và vận tốc kéo đứt được cài đặt cố định là 100 mm/phút.

4. Khóa luận sử dụng những tiêu chuẩn nào để đánh giá độ bền của màng sơn trên đế vữa xi măng?
Tác giả sử dụng đế thử nghiệm là tấm xi măng MAC 100 và áp dụng tiêu chuẩn TCVN 8653-4:2012 để đánh giá độ bền rửa trôi, tiêu chuẩn TCVN 8653-3:2012 để đánh giá độ bền trong môi trường kiềm (dung dịch NaOH), cùng thử nghiệm đánh giá độ bền ăn mòn trong môi trường acid (dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$).

5. Hoạt chất sinh học nào trong bã cà phê được kỳ vọng mang lại tính năng đặc thù cho màng sơn?
Hai hợp chất tự nhiên chính trong bã cà phê được nghiên cứu chỉ ra là caffeine và diterpene, giúp màng composite vừa lưu giữ được mùi hương tự nhiên vừa có tiềm năng xua đuổi côn trùng và tăng cường khả năng chống oxy hóa cho lớp phủ.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Quang Ninh đã hoàn thành việc nghiên cứu thực nghiệm chế tạo vật liệu composite từ hệ sơn gốc nước nhũ tương acrylic và bột bã cà phê đã qua xử lý với kích thước hạt dưới 0,075 mm. Các kết quả phân tích cấu trúc quang học, phổ hồng ngoại FTIR, ảnh quét SEM, phép đo kéo theo chuẩn ASTM D2370 cùng các thử nghiệm độ bền rửa trôi và kháng hóa chất trên đế xi măng MAC 100 theo hệ thống TCVN 8653 đã chứng minh màng vật liệu duy trì được tính đồng nhất và độ bền môi trường tốt. Đề tài mở ra giải pháp tái chế phế phẩm sinh khối rắn nông nghiệp thành phụ gia hữu ích cho ngành sản xuất vật liệu phủ thân thiện với môi trường. Khóa luận được Hội đồng chuyên môn đánh giá đạt yêu cầu và Giảng viên hướng dẫn chấm điểm 9,0 (Chín).

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Bã cà phê là một chất thải tồn tại trong ngành sản xuất cà phê, bã cà phê có khả năng gây ô nhiễm nguồn đất và nước. Khi không được xử lý đúng cách, bã cả phê sẽ phân huỷ và giải phóng ra các chất độc hại như Metan và COa, gây ô nhiễm không khí và làm tăng lượng khí nhà kính. Ngoài ra, khi bã cà phê bị vứt bỏ bừa bãi không đúng cách sẽ gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Chẳng hạn, nếu bã cà phê được xử lý bằng phương pháp đốt cháy, nó sẽ giải phóng ra các hợp chất độc gây hại như Furan va dioxin.

Nhimg chất này có thể gây ra nhiều vấn đề về sức khoẻ, từ những van dé về hô hấp cho đến ung thư. Cùng với đó chỉ phí bỏ ra cho các công ty xử lý rác thái cũng sẽ là ảnh hưởng đến doanh thu cửa hàng.[3] Cụ thẻ, mỗi ngày trên toàn cầu có hơn 2.25 tỷ cốc cà phê được tiêu thụ. Chi riêng Vương quốc Anh đã chiếm 98 triệu cốc hàng ngày. Nếu với ước tính rằng trung bình có khoang 1 Igram bã cà phê tươi trong mỗi cốc cà phê thì mỗi ngày, toàn thế giới có gắn 1# triệu tắn bã cà phê ướt trở thành phế thải, góp một khối lượng lớn vào tông lượng rác thải toàn cầu.|4] Tuy nhiên, những nỗ lực hành động chỉ có thể giúp khoảng 25% trong tổng số bã cà phê đã qua sử dụng được tái chế cho các mục đích hữu ích hơn như làm phân bón trong nông nghiệp.

Còn với phần lớn rác thải bã cà phê còn lại sẽ có số phận kết thúc tại các bãi rác thải, nơi mà chúng thường bị chôn lấp và sản sinh ra loại khí gây hiệu ứng nhà kính bac nhat.[4] Không những thế, sự lãng phí và những ảnh hưởng tiêu cực của bã cà phê đã qua sử dụng đến môi trường sẽ càng khuếch đại hơn khi số lượng cà phê được tiêu thụ trên thế giới sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050. Dẫn đến những hệ lụy xấu nếu không có kế hoạch hành động sớm.05 yagog 14889 15151 Đơn vị triệu bao (bao 60kg) Hình 1. Biểu đồ xu hướng tiêu thụ cà phê.[4] Điều đó đặt ra vấn đề cho chúng tôi nghiên cứu về những sản phẩm ứng dụng bã cà phê giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và có những tính năng tốt để có thể đưa vào ứng dụng và sử dụng hằng ngày dẫn dần trở thành một sản phẩm được sử dụng rộng rãi như một giải pháp bảo vệ môi trường và bò đi các chi phi tốn kém trong việc xử lý rác thải bã cà phê. Hiện nay, xu hướng sử dụng các sản phẩm, chế phẩm thân thiện môi trường đang được mở rộng và phát triển, xu hướng này không chỉ thể hiện cho ý thức của xã hội trong việc bảo vệ môi trường mà còn là động lực trong sáng tạo trong sản xuất.

Tuy nhiên, việc sản xuất các sản phẩm thân thiện môi trường ứng dụng từ bã cà phê chỉ chiếm một phần nhỏ trong các con số không lồ về bã ca phê được thải ra hằng ngày. Xuất phát từ lí do trên, đề tài này nhằm mục đích tạo ra vật liệu composite từ sơn gốc nước và bã cà phê như một chất phụ gia trong sơn ứng dụng các đặc tính tự nhiên của bã cà phê trong việc xua đuổi côn trùng và cho sản phẩm sơn có hương thơm tự nhiên của bã cà phê, cụ thể ở đây sơn sẽ được kết hợp với bã cả phẻ và được phối trộn với với các tỷ lệ khối lượng khác nhau để đảm bảo các tính chất của màng sơn được đảm bảo và có đủ khả năng ứng dụng vào đời sông.2 Tình hình nghiên cứu tái chế bã cà phê trong và ngoài nước Điều đó đặt ra vấn đề cho chúng tôi nghiên cứu về những sản phẩm ứng dụng bã cà phê giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và có những tính năng tốt đẻ có thẻ đưa vào ứng dụng và sử dụng hằng ngày dần dần trở thành một sản phẩm được sử dụng rộng rãi như một giải pháp bảo vệ môi trường và bỏ đi các chỉ phí tốn kém trong 3 việc xử lý rác thải bã cà phê. Hiện nay, xu hướng sử r dung các sản phẩm, chế phẩm thân thiện môi trường đang được mở rộng và phát triển, xu hướng này không chỉ thể hiện cho ý thức của xã hội trong việc bảo vệ môi trường mà còn là động lực trong sáng tạo trong sản xuất, Tuy nhiên, việc sản xuất các sản phẩm thân thiện môi trường ứng dụng từ bã cà phê chỉ chiếm một phần nhỏ trong các con số không lồ về bã cà phê được thải ra hằng ngày. Xuất phát từ lí do trên, đề tài nay nhằm mục đích tạo ra vật liệu composite từ sơn gốc nước và bã cà phê như một chất phụ gia trong sơn ứng dụng các đặc tính tự nhiên của bã cà phê trong việc xua đuổi côn trùng và cho sản phẩm sơn có hương cà phê tự nhiên, cụ thể ở đây sơn sẽ được kết hợp với bã cà phê và được phối trộn với với các tỷ lệ khối lượng khác nhau để đảm bảo các tính chất của màng sơn được đảm bảo và có đủ khả năng ứng dụng vào đời sống.

Nhu cầu về vật. liệu và sản phẩm bền ' vững đang ngày càng trở nên quan trọng trên toàn câu. Dan số ngày càng tăng, nguồn tài nguyên thiên nhiên giảm sút và các moi lo nyai ve strc khỏe do sự phát thải của các khí độc từ rác thải hằng ngày cùng với đó la các mối quan tâm từ việc giảm phát sinh các khoản chỉ phí cho việc xử lý rác thai khiến việc tìm kiếm các phương pháp tái sử dụng, tái chế rác thải (trong đó có bã cả phê) thành các sản phâm bền vững và rẻ tiền trở nên rất cần thiết. Với nguồn nguyên liệu bã cà phê dỗi dào từ nhu cầu sử dụng các sản phẩm cà phê thải ra và bã cà phê thực chất lại là một nguồn tài nguyên quý giá do không chứa bất kỳ tạp chất nào như kim loại nặng, đông thời có mủi hương dễ chịu và độc đáo.

Vì vậy rất nhiều sản phẩm tái chế ứng dụng bã cả phê đã được ra đời như: làm phân bón cho cây trồng, làm các sản phẩm nhựa từ bã cà phê, các sản phẩm hấp phụ để loại bỏ các kim loại nặng ra khỏi nguồn nước.Tuy nhiên số lượng rác thải từ bã cà phê được giảm bớt thông qua việc tái chế vẫn chỉ chiếm con số nhỏ trong lượng thải ra. Vì vậy, việc nghiên cứu thêm nhiều sản phẩm tái sử dung bã cà phê vẫn luôn đây tiềm năng. « Trên thế giới Tái chế bã cà phê đã qua sử dụng làm vật liệu xây dựng các nhà nghiên cứu và các ngành công nghiệp gần đây đã cố gắng hướng tới thực hành xây dựng xanh. việc sử dụng bã cà phê, như một nguồn chất thải sinh học xanh đầy hứa hẹn.

trong ngành xây dựng và dân dụng.[Š] Tái chế rác thải: Tận dụng bã cà phê và rác thải nhà bếp trong quá trinh ủ phản trùn quế Việc ủ phân trùn quế sử dụng Lumbricus rubellus trong 49 ngày được tiền hành sau 21 ngày ủ phân trước. phân bò: bã cà phê tỷ lệ 30:70 (T2), và phản bỏ: rac thải nhà bếp: bã cà phê theo tỷ lệ 30:35:35 (T3). Sự nhân lên của giun đất về số lượng và trọng lượng được đo vào thời điểm kết thúc quá trình ủ phân trùn quế. Do đỏ, chỉ có T2 cho thấy có ý nghĩa tăng (từ giai đoạn đầu) so với các phương pháp điều trị khác.[6] Tái chế bã cà phê đã qua sử dụng để chiết xuất hữu ích và vật liệu tổng hợp xanh, với áp lực môi trường lớn hơn để giảm thiểu ô nhiễm.

nhiều nhà nghiên cứu đã 4 khám phá những ứng dụng tiềm năng để sử dụng SCG làm tài nguyên sinh học. Chất xúc tác than sinh học cho quá trình đồng phân hóa glucose thành fructose, nghiên cứu việc sử dụng SCG chứa coban để sản xuất khí tong hop va két thúc quá trình nhiệt phân dưới carbon dioxide nhu khi quyén mang lại điều kiện tết nhất cho khí tổng hợp sản xuất. Nhiều nỗ lực tỉnh chế sinh học nhằm tăng giá trị bao gồm có thể được chuyển đổi SCG thành nhiên liệu sinh học (khí sinh học, ethanol sinh học, đầu sinh học, diesel sinh học, nhiên liệu hydrocarbon và viên nhiên liệu) và có giá trị các hợp chất hóa học (chất hấp phụ, hợp chất hoạt tính sinh học, than sinh học, phân hữu cơ, carotenoid glycerine va polyhydroxyalkanote). Hợp chat phenolic, caffeine, tannin va chat chống oxy hóa là một sô hợp chất có thể được chiết xuất từ SCG để làm phân trộn hoặc nguyên liệu phân bón, và tiềm năng phụ gia trong ngành y tế và thực phẩm.

SCG cũng có thêcó khả năng là vật liệu tốt hơn cho vật liệu tổng hợp.[7] Chuyển đổi rủi ro môi trường thành lợi ích bằng cách sử dụng bã cà phê đã qua sự dụng (SCG) làm nguồn tài nguyên quý giá. Cà phê có lẽ là một trong những thành phân quan trọng nhất trong cuộc sống hàng ngày của con người trong thế giới hiện đại. Tuy nhiên, điều này khiến cho việc sản xuất triệu tấn chất thải có liên quan, ví dụ như cốc nhựa, viên nang nhôm, vỏ cà phê (vỏ bạc) và bã cà phê đã qua sử dụng (SCG), tat ca déu bj ném vao bai rác chưa qua xử lý. Ước tính 1 kg cà phê hòa tan tạo ra khoảng 2 kg SCG ưới; tương đối độc đáo.Dòng chất thải hữu cơ, ít hoặc không bị ô nhiễm, được các quán cà phê phân loại trực tiếp tại nguồn.

Chất thải sinh ra dưới kính hiển vi của các nhà nghiên cứu như một nguyên liệu hữu ích cho một số ứng dụng đầy hứa hẹn. SCG được coi là có giá trị, nguồn giảu chất dinh dưỡng của các hợp chất hoạt tính sinh hoc (vi du: phenolics, flavonoid, carotenoids, lipid, chlorogen va protocatechuic axit, melanoidin, diterpenes, xanthines, tién chat vitamin, v.) va là nguyên liệu tài nguyên hữu ích trong các quá trình khác (ví dụ: xử lý đất chất cải tiến và phân trộn, chất hấp thụ kim loại nặng, than sinh học, dầu diesel sinh học, viên, mỹ phẩm, thực phẩm và các sản phẩm khử mùi).8] Sản xuất gạch lát nền hai lớp đậm đặc/xốp SCG có thể được sử dụng làm vật liệu tạo lỗ rỗng có thể tái tao, chi phi thap để sản xuất gạch lát nên hai lớp đậm đặc/xốp. Gon lát nền hai lớp được sản xuất bằng cách sử dụng SCG có thẻ dap img các yêu cầu kỹ thuật phù hợp với gạch gốm có độ hấp thụ nước tháp (Nhóm BỊb - tiêu chuẩn ISO 13006).