Nhóm học sinh Huế chế tạo gốm không nung từ phế phẩm nông nghiệp

Nhóm học sinh của Trường THPT Phú Bài (thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế) gồm: Võ Nguyễn Thúy Hà, Phan Anh Quang và Lê Thị Thu Hà đã chế tạo thành công vật liệu gốm nhẹ không nung từ những phế phẩm nông, ngư nghiệp. 

Sản phẩm lưu niệm từ phế phẩm nông nghiệp

Thúy Hà - đại diện nhóm học sinh là tác giả của ý tưởng sáng tạo nói trên cho biết, mục đích của dự án gốm không nung là tạo ra món hàng lưu niệm mang đậm dấu ấn riêng; song song với đó, sản phẩm này cũng đáp ứng được xu hướng của nền kinh tế tuần hoàn hiện nay là bảo vệ môi trường, thay thế cho mặt hàng lưu niệm làm bằng gỗ, nhựa. 

Sản phẩm gốm không nung của nhóm học sinh được tạo thành từ nguồn nguyên liệu tự nhiên, dễ dàng phân hủy sau quá trình sử dụng. Đồng thời có thể giải quyết lượng phế phẩm nông nghiệp, giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường. 

"Trên thị trường tuy đã tồn tại các sản phẩm gốm không nung bằng nguyên liệu đất sét, đất mùn, hoặc gốm bền vững nhưng những loại vật liệu này vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu bảo vệ tài nguyên thiên nhiên. Việc sử dụng đất sét hay đá trầm tích sẽ dễ dẫn đến việc làm cạn kiệt tài nguyên", Thúy Hà cho hay.

Bởi vậy, nhóm học sinh đã tự nghiên cứu ý tưởng thông qua việc kết hợp giữa Xenlulozo và Canxicacbonat (CaCO3) để tạo ra sản phẩm độc đáo có tính tạo hình. Theo Thúy Hà: "Các sản phẩm gốm không nung đang có mặt trên thị trường chỉ có sự xuất hiện riêng lẻ của Xenlulozo hoặc Canxicacbonat (CaCO3) chứ không có sự kết nối giữa 2 chất này".

Để thực hiện ý tưởng, Thúy Hà và các bạn đã đi tìm hiểu kỹ về các nguồn phế liệu có số lượng lớn, có thể đáp ứng cho việc phát triển lâu dài. Sau quá trình tìm tòi, nhóm nhận thấy số lượng phế thải đang gây ô nhiễm cho môi trường từ vỏ hàu khá lớn, song loại vật liệu bị bỏ đi chưa được tận dụng tối đa tiềm năng.

"Vỏ hàu chứa lượng lớn Canxi Cacbonat, khi kết hợp với xenlulo trong trấu sẽ tạo nên sản phẩm đáp ứng tiêu chí về tính tạo hình độ bền và kết hợp phụ gia tăng tính chống thấm", đại diện nhóm học sinh Trường THPT Phú Bài chia sẻ.

Ưu điểm và giá cả của sản phẩm

Chia sẻ về quá trình làm ra vật liệu gốm không nung, Thúy Hà cho biết, sau nhiều lần thử nghiệm để tạo ra sự kết hợp hoàn hảo giữa Canxi Cacbonat và Xenlulozo, nhóm đã thử nghiệm các loại phế phẩm như: Vỏ trứng, vỏ sò, bã mía, bèo lục bình, xơ dừa nhưng đều thất bại. Cuối cùng, nhóm chọn ra hai nguồn phế phẩm phù hợp, đáp ứng tiêu chí ban đầu là vỏ hàu và trấu. 

Sau đó, Hà cùng các bạn đã tiến hành nghiên cứu tỷ lệ cấp phối và chất kết dính phù hợp để đưa ra sản phẩm hoàn thiện nhất. 

"Quá trình thực hiện gồm, xử lý nguyên liệu, xay nghiền thành bột mịn, phối trộn theo cấp phối với các phụ gia tạo hình khuôn và hong khô thu được sản phẩm. Bước cuối cùng là hoàn thiện tiến hành trang trí, vẽ thủ công lên sản phẩm tấm ốp mỹ thuật", Hà nói.

Theo Hà, bản chất liên kết của vật liệu gốm nhẹ không nung đến từ các phản ứng hóa đá xảy ra trong hỗn hợp. Qua thử nghiệm, Hà và các bạn nhận thấy sự kết hợp giữa trấu và vỏ hàu sẽ khắc phục được nhược điểm của các loại gốm không nung khác.

Hàm lượng Canxi trong vỏ (CaCO3 thô) của một con hàu sau khi sơ chế chiếm đến 96%. Hàm lượng này sẽ làm tăng độ tạo hình cho sản phẩm nhờ công dụng như chất đông vón, chất làm rắn,...

Sau nhiều lần thất bại trong việc tìm chất kết dính, nhóm đã thành công khi trộn hỗn hợp vỏ hàu, trấu và keo thông. Quá trình thực hiện gồm: Thu thập nguyên liệu vỏ hàu và trấu, xử lý nguyên liệu để tinh chế ra CaCO3 có trong vỏ hàu bằng cách nhỏ dung dịch NaOH 2%, sau đó sấy, nung để loại bỏ CO2 và nghiền thành bột mịn. Sau cùng, trộn bột trấu, keo thông, phụ gia chống cháy Antimoni Trioxit (Sb203) theo tỷ lệ sẽ tạo ra chậu gốm, tấm ốp trang trí. 

Dựa theo tính chất cơ lý của gốm nhẹ không nung như chống thấm nước, rêu bám đã khắc phục được hạn chế của các loại chậu đất nung trên thị trường hiện nay. Ngoài ra chậu có độ bền cao trước tác động của tự nhiên và không gây ảnh hưởng đến cây trồng. 

Sau khi hoàn thành dự án, sản phẩm đã được kiểm nghiệm các chỉ tiêu độ chống thấm nước, độ bền uốn, bền kéo theo tiêu chuẩn vật liệu xây dựng tại Trung tâm Kiểm nghiệm vật liệu xây dựng tỉnh Thừa Thiên Huế.

Chia sẻ về chi phí, Thu Hà cho biết: "Vật liệu gốm không nung trên thị trường hiện nay tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên có giá từ khá cao dao động từ khoảng 121 - 158 nghìn đồng/m2. Riêng sản phẩm tấm ốp từ gốm nhẹ không nung đã đáp ứng được vấn đề giảm thiểu ô nhiễm, giảm bớt chi phí thi công và có giá tầm trung tương đương 146 nghìn đồng/m2".

Phân tích về ưu và nhược điểm của sản phẩm xanh không nung và gốm nung truyền thống, Thúy Hà cho hay: "Gốm được làm từ nguồn vật liệu có sẵn trong tự nhiên mang đậm bản sắc văn hóa cùng cảm giác thân thuộc. Tuy nhiên, việc sử dụng đất sét để tạo thành sản phẩm đã và đang hủy hoại tài nguyên thiên nhiên.

Hơn nữa, quá trình nung gốm đã thải ra lượng lớn khí thải gây ô nhiễm môi trường không khí. Do đó, em và các bạn đã nghiên cứu sản xuất gốm không nung nhằm khắc phục những hạn chế của gốm truyền thống". 

Ngoài ra, vật liệu gốm nhẹ không nung từ sản phẩm xanh khi hoàn thành sẽ nhẹ hơn đồ gốm truyền thống, có thể thay thế cho thạch cao hay các sản phẩm đồ mỹ nghệ, chậu hoa đảm bảo có độ bền uốn, độ bền kéo cao. Quá trình sản xuất không cần nung nên hạn chế được lượng khí thải độc hại cho môi trường. Song, đường nét của sản phẩm chưa thật sự tinh xảo như gốm truyền thống.

Không ngại "sống chung" với vật dụng thí nghiệm

Để đạt kết quả tốt, nhóm nghiên cứu đã cùng nhau nỗ lực vượt qua gian nan, thử thách. "Khó khăn lớn nhất trong quá trình nghiên cứu chính là tìm ra chất kết dính phù hợp nhất với sản phẩm. Em và các bạn đã phải dùng rất nhiều phương pháp nhưng đều thất bại. Tuy vậy, nhờ có sự hỗ trợ của giáo viên chúng em đã hoàn thành tốt dự án", Thúy Hà tâm sự.

"Giáo viên hướng dẫn đóng vai trò quan trọng giúp chúng em mở ra định hướng để phát triển ý tưởng sao cho hợp lý và khoa học với đề tài của nhóm. Bên cạnh đó, cô cũng là người đã cổ vũ, động viên chúng em trong thời gian thực hiện dự án".

Trong suốt quãng thời gian nghiên cứu, nhóm học sinh đã phải "sống chung" với vật dụng thí nghiệm để hoàn thành dự án đúng thời hạn. Hà cùng các bạn đã từng có ý định bỏ cuộc giữa chừng, nhưng với mong muốn sản phẩm tạo thành được nhiều người biết đến và công nhận, các bạn đã vực dậy ý chí, tiếp tục phấn đấu.

"Vừa học vừa nghiên cứu khiến em cảm thấy khá áp lực. Song, niềm vui, niềm đam mê khi được thỏa sức sáng tạo cùng khoa học đã giúp em kiên trì để thực hiện hóa ý tưởng của chính mình", Thúy Hà chia sẻ.

Nhóm học sinh dự tính sẽ làm thủ tục đăng ký quyền sở hữu trí tuệ với sáng chế này vào thời điểm thích hợp.