“Vỏ trứng Xanh” tại Hội nghị Sinh viên NCKH Bách khoa Hà Nội

Tận dụng phế thải vỏ trứng gia cầm sau ấp, nhóm sinh viên Bách khoa Hà Nội đã nghiên cứu sản xuất Canxi Clorua (CaCl₂) độ tinh khiết cao. Có người gọi vui đây là sản phẩm “vỏ trứng Xanh” - góp phần bảo vệ, làm xanh môi trường.

Đề tài “Nghiên cứu sản xuất Canxi Clorua (CaCl₂) có độ tinh khiết cao từ vỏ trứng gia cầm sau ấp” do nhóm sinh viên K66 Trường Hoá và Khoa học sự sống – Trần Đức Vinh và Vũ Thu Uyên thực hiện. Hướng dẫn đề tài là 2 giảng viên: PGS. Phan Thanh Tâm và TS. Nguyễn Hải Vân. 

Nghiên cứu đạt giải Nhất cấp Đại học tại Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu khoa học lần thứ 42 - Hội đồng Chăm sóc sức khỏe, công nghệ dược phẩm, dinh dưỡng và thực phẩm chức năng.

Vỏ trứng gia cầm sau ấp thường chỉ xuất hiện tại các trại giống, lò ấp công nghiệp. Không chỉ là phế thải, loại vỏ này còn có nguy cơ gây ô nhiễm nếu không được xử lý đúng cách. Tuy nhiên dưới con mắt của những người làm khoa học, đó là một khoáng sản tiềm năng. 
 

Thành phần chính của vỏ trứng là Canxi Cacbonat (CaCO₃) - chiếm tới 93,5% khối lượng, bên cạnh lượng nhỏ protein và khoáng chất khác. Đây là tiền chất lý tưởng để điều chế muối canxi như CaCl₂, một loại hóa chất có giá trị cao trong ngành thực phẩm, dược phẩm và công nghiệp.

Trong một lần trao đổi với các chuyên gia Bộ Y tế, PGS. Phan Thị Thanh Tâm đã nhận thấy tiềm năng của đề tài, sau đó chia sẻ với Trần Đức Vinh và Vũ Thu Uyên để bắt tay thực hiện.

Theo nhóm nghiên cứu, chưa từng có công trình nào ở Việt Nam công bố về quy trình điều chế CaCl₂ từ vỏ trứng sau ấp, trên thế giới cũng chỉ có 2 bài báo khoa học đề cập đến hướng nghiên cứu này. Điều đó đồng nghĩa với việc nhóm phải tự mày mò thiết kế quy trình, tối ưu thông số phản ứng từ con số 0.

Dưới sự hướng dẫn tận tâm của PGS. Phan Thanh Tâm và TS. Nguyễn Hải Vân, nhóm tập trung tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm CaCl₂ gồm 4 yếu tố: Thay đổi tỷ lệ rắn/ lỏng; thay đổi nồng độ HCl, thay đổi thời phản ứng; áp dụng cho 2 loại nguyên liệu đầu vào.

Bên cạnh 2 giảng viên hướng dẫn nhiệt tâm, 2 sinh viên K66 còn nhận được sự hỗ trợ của học viên cao học Thẩm Ngọc Khánh. Bằng kinh nghiệm, kiến thức của tiền bối đi trước, anh Khánh đã cho Đức Vinh và Thu Uyên những lời khuyên hữu ích về phương pháp nghiên cứu, phân tích dữ liệu, viết báo cáo. 

Quy trình sản xuất CaCl₂ từ vỏ trứng như sau: 

1. Tiền xử lý vỏ trứng: 

- Thu nhận nguyên liệu và loại bỏ bớt cặn => Tiệt trùng, sấy kho và để nguội để bảo quản vỏ trứng; 

- Tách màng vỏ trứng: Khuấy lần 1 với dung dịch NaOH 2% để tách, loại bỏ màng và thủ hồi vỏ cứng => Khuấy lần 2 với dung dịch enzyme Alcalase 0,5%, pH=9,5 để tiếp tục tách màng và thu hồi lớp vỏ cứng;

- Sấy khô, thu hồi và bảo quản vỏ trứng sau khi tách màng.
 

2. Tiến hành phản ứng với dung dịch HCl 5%;

3. Lọc sơ bộ qua lưới 1 mm; Lọc tinh qua giấy lọc 25 um, 15 um, 11 um;

4. Trung hoà HCl dư bằng Ca(OH)2;

5. Li tâm, tách cặn và lọc để thu hồi dung dịch muối;

6. Cô đặc dung dịch muối đến 1/10 thể tích;

7. Làm nguội và sấy dịch say cô đặc;

8. Thu hồi chế phẩm CaCl₂;

9. Phân tích, đánh giá chất lượng chế phẩm và hoàn thiện sản phẩm.

CaCl₂ là hợp chất có giá trị sử dụng cao, đặc biệt trong ngành thực phẩm (tăng độ chắc cho rau quả đóng hộp, làm mặn dưa muốn không tăng hàm lượng natri), dược phẩm (Canxi Clorua y tế được tiêm tĩnh mạch để điều trị hạ canxi máu) và công nghiệp (làm phụ gia trong hoá dẻo, xử lý chất thải, thiết bị chữa cháy,...). Hiện nay, nguồn CaCl₂ chủ yếu được nhập khẩu hoặc tổng hợp từ đá vôi. Việc sử dụng phế phẩm sinh học như vỏ trứng để thay thế không chỉ giúp giảm thiểu chi phí sản xuất mà còn bảo vệ môi trường.

Trong quá trình triển khai đề tài, nhóm gặp không ít khó khăn khi kết quả sai lệch so với mong đợi. Các sản phẩm tạo ra còn lẫn nhiều tạp chất, chưa kết tinh được hoặc độ tinh khiết chưa đảm bảo. Nhóm đã phải điều chỉnh quy trình hàng chục lần. 

Hiện tại, Trần Đức Vinh và Vũ Thu Uyên đã tối ưu sản phẩm tinh khiết đến 98,02%, đạt chuẩn theo QCVN 4-9:2010/BYT. Nếu được phát triển theo hướng công nghiệp, quy trình này có thể trở thành một phần của mô hình kinh tế tuần hoàn nông nghiệp - nơi chất thải từ ngành chăn nuôi trở thành nguyên liệu đầu vào cho ngành hóa thực phẩm.
 

Kết quả nghiên cứu của nhóm sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội đã góp phần giải bài toán phát triển bền vững cho đất nước, thể hiện tinh thần người Bách khoa - Trách nhiệm, Sáng tạo, Chính trực, Xuất sắc – đóng góp trí lực trong kỷ nguyên vươn mình của dân tộc.