Tẩy trắng bột giấy bằng... chất xúc tác

Khí thải của ngành giấy vốn rất độc hại cho con người.

Ô nhiễm trong ngành sản xuất giấy sẽ giảm đáng kể. Đó là thông báo mới đây của các nhà khoa học Mỹ, khi họ tìm ra một chất xúc tác có thể làm trắng bột giấy mà không tạo ra các chất độc hại, vốn là nhược điểm lớn của các phương pháp tẩy thông thường hiện nay.

Sản xuất giấy là một trong những ngành công nghiệp lớn nhất trên thế giới, với sản lượng 100 triệu tấn bột giấy mỗi năm. Khâu khó khăn nhất trong quá trình sản xuất bột giấy là loại bỏ lignin để tạo ra sợi xenlulô nguyên chất. Khâu này gồm hai công đoạn: nấu bột và tẩy trắng. Khi nấu bột, người ta sử dụng các chất có hoạt tính mạnh và nhiệt độ cao, phân huỷ tới 90% lignin. Sản phẩm tạo ra là một chất bột đục sền sệt, có thể dùng để làm giấy có chất lượng thấp như giấy gói hàng.

Để tạo ra giấy chất lượng cao, người ta tiếp tục dùng clo hoặc clo dioxide tẩy trắng bột, loại bỏ nốt phần ligin còn lại. Các hoá chất này tạo ra phản ứng ôxi hoá, bẻ gãy có lựa chọn phân tử lignin (bằng cách lấy đi electron của nó). Tuy nhiên, quá trình này thường tạo ra những chất độc hại cho môi trường.

Nhằm giảm thiểu ô nhiễm, Terry Collins của ĐH Carnegie Mellon, bang Pennsylvania, đã tìm ra một chất xúc tác mới, thay thế cho quá trình tẩy trắng này. Chất xúc tác có tên là polyoxometalate (POM), với cơ chế hoạt động tương tự như một loại protein phân huỷ gỗ có trong nấm.

Đầu tiên, POM ôxi hoá lignin. Sau đó, người ta dùng ôxy để ôxy hoá POM. Bước thứ hai này sẽ hoàn tất việc chuyển lignin thành CO2 và nước, không có hại cho môi trường. Chất xúc tác được tái chế, quay vòng sử dụng. Tuy nhiên, vì POM chứa vonfram và môlípden, là hai nguyên tố kim loại cũng có có tác dụng xấu, vì thế, người ta sẽ loại bỏ nó triệt để, tránh lưu lại trên giấy viết.

Tính không hiệu quả của phản ứng này ở chỗ, để làm được một tấn bột giấy, cần tới 170 tấn chất xúc tác. Tỷ lệ trên khiến cho việc sử dụng sản phẩm mới là quá đắt đỏ. Do vậy, trước khi thực sự được thị trường chấp nhận, phát minh này còn cần một chặng đường dài để tự hoàn thiện theo hướng hiệu quả và rẻ hơn.

B.H. (theo Nature)