Bộ phản ứng xúc tác dehydrate tạo etylene sử dụng làm chín trái cây do nhóm sinh viên Lưu Trung Thiện, Trần Quốc Duy và Nguyễn Tấn Luôn, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP HCM chế tạo.

Nguyễn Tấn Luôn, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, trái cây chín là do tác động của khí etylen. Trong quá trình chín tự nhiên, trái cây tự sản sinh ra khí etylen. Dựa trên nguyên lý này, nhóm nghĩ đến chế tạo máy sản xuất khí etylen để thúc đẩy quá trình chín.

Thiết bị phản ứng xúc tác dehydrate (tách nước) tạo etylen gồm hai bộ phận chính là hóa hơi và phản ứng nơi chứa xúc tác zeolite (vật liệu được nhóm nghiên cứu và biến tính để có thể chuyển hóa ethanol (cồn) thành etylen).

Từ bình cồn ethanol sẽ được dẫn vào hệ thống phản ứng bơm nhập liệu. Tại bộ phận phản ứng, cồn sẽ được chuyển từ dạng lỏng sang dạng hơi. Bộ phận phản ứng chứa vật liệu zeolite sẽ biến ethanol thành etylen. Khí etylen sau đó được dẫn vào bộ phẩn tách lỏng khí. Phần eytlen chưa được phản ứng hết sẽ được giữ lại trong nước, chỉ có etylen tinh khiết được thoát ra để dẫn vào buồng ủ chín trái cây.

Hệ thống bơm hoạt hóa sẽ liên tục hoạt động để đưa không khí vào buồng xúc tác. Cùng với nhiệt độ khoảng 300 độ C, không khí giúp đốt cháy các muội than sinh ra trong quá trình Zeolite hoạt động, biến thành dạng khí thoát ra ngoài. Quy trình này giúp cải thiện độ tinh khiết của dòng khí etylen sinh ra.

Theo nhóm nghiên cứu, điểm khác biệt là bộ xúc tác có khả năng chuyển hóa etylen đạt hiệu suất 72,5% ở nồng độ cồn 20%. Trong khi đó các sản phẩm máy tạo etylen nhập khẩu trên thị trường hiện nay, yêu cầu cồn lỏng đầu vào phải đạt độ tinh khiết đến 99,99%. Sản phẩm máy thương mại nhập khẩu hiện nay có giá từ 20-30 triệu đồng/chiếc, trong khi sản phẩm do nhóm thiết kế chế tạo có giá thành ban đầu chỉ 2,5 triệu đồng/chiếc.

"Việc có thể sử dụng cồn 20% giúp tận dụng được cồn sản xuất trong nước, giá thành giảm nhiều giúp giảm chi phí làm chín trái cây", Nguyễn Tấn Luôn nói.

Thử nghiệm ủ cà chua bằng khí etylen trong vòng một giờ, kết quả cho thấy sau một ngày, cà chua bắt đầu chuyển màu, trong khi cà chua đối chứng không thay đổi màu sắc. Sau ba ngày thì cà chua chín mọng, đều, sản phẩm đối chứng có độ chín xanh không đều nhau. Sau năm ngày, khi cà chua có thể tự sản sinh etylen để chín thì sự khác biệt giữa hai nhóm không nhiều.

PGS.TS Nguyễn Quang Long, Đại học Bách khoa TP HCM nhận xét, đây là một sản phẩm có tính sáng tạo cao và tiềm năng rất lớn để ứng dụng trực tiếp vào đời sống, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Đến nay chưa có chứng cứ khoa học nào chỉ ra trái cây xử lý bằng etylen gây nguy hại cho sức khỏe con người. Sản phẩm tạo ra tiền đề để tiếp tục phát triển trong tương lai, phục vụ cho nền nông nghiệp theo chuỗi giá trị an toàn.

Hiện ở Việt Nam chưa có sản phẩm tương tự sản xuất trong nước. Nhóm nghiên cứu hy vọng có thể tiếp tục đầu tư, phát triển, hoàn thiện các tính năng của sản phẩm để tiến tới phục vụ thị trường bảo quản nông sản sau thu hoạch.

Nghiên cứu này của nhóm sinh viên đã đạt giải nhất Giải thưởng sinh viên nghiên cứu khoa học - EURÉKA lần thứ 23 năm 2021.

Tô Hội