Được ví như một "ngôi nhà cho vi sinh vật", vật liệu EBB do các nhà khoa học Việt Nam phát triển có thể xử lý hiệu quả nước thải giàu hữu cơ và nitơ với chi phí chỉ bằng một nửa sản phẩm nhập khẩu.
Tạo "ngôi nhà" cho vi sinh vật làm sạch nước
Mỗi ngày, hàng triệu mét khối nước thải từ khu dân cư, làng nghề, cơ sở chăn nuôi hay nhà máy được thải ra môi trường. Trong đó, lượng chất hữu cơ và các hợp chất chứa nitơ cao không chỉ gây ô nhiễm nguồn nước mà còn làm phát sinh mùi hôi, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân. Dù nhu cầu xử lý nước thải ngày càng cấp thiết, nhiều địa phương vẫn gặp khó khăn vì thiếu hệ thống xử lý đồng bộ hoặc không đủ nguồn lực để đầu tư các công nghệ hiện đại nhập khẩu có chi phí cao.
Từ thực tế đó, nhóm nghiên cứu do TS Hoàng Lương, Viện Khoa học công nghệ Năng lượng và Môi trường (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), đã phát triển vật liệu mang vi sinh EBB (Eco-Bio-Block) - một dạng "viên gạch sinh học" có khả năng hỗ trợ xử lý nước thải giàu hữu cơ và nitơ theo quy trình khép kín.
Theo TS Hoàng Lương, xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học thực chất là tận dụng các vi sinh vật có lợi để phân hủy chất ô nhiễm. Tuy nhiên, để hoạt động hiệu quả, các vi sinh vật này cần có nơi cư trú ổn định thay vì trôi nổi trong dòng nước. Đó cũng là lý do vật liệu EBB ra đời.
Nhìn bề ngoài, EBB giống như những viên gạch nhỏ có cấu trúc xốp. Bên trong vật liệu là hệ vi sinh vật có lợi được nuôi cấy và bám dính trên bề mặt. Khi được đưa vào hệ thống xử lý, các vi sinh vật sẽ phân hủy chất hữu cơ, giảm hàm lượng amoni, tổng nitơ và các tác nhân gây mùi trong nước thải.
"EBB giống như một ngôi nhà cho vi sinh vật. Cấu trúc vật liệu tạo điều kiện để chúng sinh trưởng ổn định và phát huy tối đa khả năng xử lý ô nhiễm", TS Hoàng Lương cho biết.
Vật liệu được chế tạo từ các nguyên liệu sẵn có trong nước như zeolite, than hoạt tính, kazemzit và xi măng bền sunfat. Nhờ cấu trúc nhiều lỗ rỗng với diện tích bề mặt lớn, EBB giúp hình thành lớp màng sinh học bền vững - yếu tố quyết định hiệu quả xử lý nước.
Điểm đáng chú ý là EBB kết hợp đồng thời hai cơ chế xử lý. Trong khi lớp vật liệu khoáng hấp phụ các chất ô nhiễm, hệ vi sinh vật bên trong tiếp tục phân hủy chúng thành những hợp chất ít độc hại hơn. Nhờ đó, vật liệu có khả năng xử lý hiệu quả COD, amoni và tổng nitơ - những chỉ số ô nhiễm phổ biến trong nước thải sinh hoạt, công nghiệp và chăn nuôi.
Giá thành chỉ bằng một nửa sản phẩm nhập khẩu
Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ EBB được kế thừa từ các chương trình hợp tác giữa Việt Nam và Nhật Bản, đồng thời được cải tiến để phù hợp với điều kiện trong nước. Trên thế giới, các vật liệu tương tự đã được sử dụng tại Nhật Bản, Singapore, Malaysia, Ấn Độ và Mỹ để xử lý ô nhiễm sông hồ, ao mương và nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên, phần lớn sản phẩm hiện nay đều phải nhập khẩu với giá thành cao.
Khác với các giải pháp ngoại nhập, nhóm nghiên cứu hướng tới mục tiêu nội địa hóa toàn bộ quy trình, từ nguyên liệu, thiết bị đến công nghệ vận hành. Từ quy mô phòng thí nghiệm, nhóm đã thiết kế thành công hệ thiết bị sản xuất EBB bán công nghiệp với công suất khoảng 2.000 viên mỗi ngày. Vật liệu cũng được thử nghiệm trên hệ thống xử lý nước thải công suất 50m³/ngày và cho kết quả đáp ứng các quy chuẩn môi trường hiện hành đối với nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
Kết quả đánh giá cho thấy EBB xử lý hiệu quả COD, amoni và tổng nitơ trong nhiều loại nước thải khác nhau, từ nước thải sinh hoạt, nước rỉ rác đến nước thải bệnh viện.
Một trong những ưu điểm lớn nhất của EBB là chi phí. Nhờ sử dụng nguyên liệu nội địa như zeolite và các vật liệu tái chế từ nông nghiệp, giá thành sản phẩm được ước tính chỉ bằng khoảng 40-50% so với các loại giá thể nhập khẩu như MBBR hay biochip. Ngoài ra, EBB có độ bền cao, ít bong tróc, không phải thay thế thường xuyên và duy trì hiệu quả xử lý trong thời gian dài.
Hướng tới thương mại hóa rộng rãi
Theo TS Hoàng Lương, EBB đặc biệt phù hợp với những khu vực chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung hoặc cần nâng cấp hệ thống cũ với chi phí thấp. Công nghệ này có thể ứng dụng tại khu dân cư, làng nghề, bệnh viện quy mô nhỏ, cơ sở chế biến thực phẩm, trang trại chăn nuôi hay các trạm xử lý nước thải công suất vừa và nhỏ.
Một lợi thế khác là các viên EBB có thể tích hợp trực tiếp vào những công trình xử lý hiện hữu mà không cần cải tạo lớn về hạ tầng. Trong bối cảnh nhiều địa phương đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm do nước thải giàu hữu cơ và amoni, giải pháp này được đánh giá có ý nghĩa thực tiễn cao.
Theo hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dự án có tính ứng dụng lớn, bám sát nhu cầu thực tế và sở hữu tiềm năng thương mại hóa rõ rệt nhờ giá thành hợp lý, chủ động nguồn nguyên liệu trong nước và khả năng mở rộng quy mô linh hoạt.
Không chỉ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm nước, thành công của EBB còn cho thấy năng lực làm chủ công nghệ môi trường của các nhà khoa học Việt Nam, từ thiết kế vật liệu, chế tạo thiết bị đến xây dựng quy trình vận hành hoàn chỉnh.
