Giá trị mới từ vỏ trấu
“Chế tạo chấm lượng tử carbon từ vỏ trấu và ứng dụng trong trồng trọt đối với cây hai lá mầm” là đề tài nghiên cứu của nhóm gồm nhiều sinh viên HUAF, khởi nguồn từ một thực tế rất gần với đời sống nông nghiệp Việt Nam. Mỗi năm, ngành sản xuất lúa gạo tạo ra một lượng lớn vỏ trấu, phần nhiều bị thải bỏ hoặc sử dụng chưa hiệu quả, gây lãng phí tài nguyên và áp lực lên môi trường. Trong khi đó, các nghiên cứu khoa học cho thấy chấm lượng tử carbon là vật liệu nano sở hữu nhiều đặc tính ưu việt như khả năng phát quang mạnh, tương thích sinh học cao và ít độc hại.
Từ sự giao thoa giữa hai hướng tiếp cận này, nhóm sinh viên đã lựa chọn vỏ trấu làm nguồn carbon sinh khối để chế tạo chấm lượng tử carbon (CQD) bằng phương pháp thủy nhiệt. Đây là hướng đi vừa tận dụng phụ phẩm nông nghiệp, vừa mở ra khả năng ứng dụng công nghệ nano trong trồng trọt theo hướng bền vững.
Theo nhóm nghiên cứu, vỏ trấu được lựa chọn không chỉ bởi nguồn nguyên liệu dồi dào, chi phí thấp, mà còn nhờ hàm lượng carbon cao và cấu trúc hữu cơ phù hợp cho quá trình chuyển hóa thành CQD. So với các nguồn carbon tổng hợp, vỏ trấu có ưu thế về tính thân thiện với môi trường và khả năng ứng dụng thực tiễn trong nông nghiệp. Quy trình chế tạo chấm lượng tử carbon được nhóm thực hiện bằng phương pháp thủy nhiệt ở các mức nhiệt khác nhau, kết hợp các bước lọc và ly tâm để thu được dung dịch CQD ổn định. Điểm nổi bật của đề tài nằm ở chỗ nhóm không dừng lại ở việc tổng hợp vật liệu nano, mà tiếp tục kiểm chứng hiệu quả của CQD thông qua các thí nghiệm trồng trọt cụ thể.
Trần Đức Lộc, thành viên nhóm nghiên cứu chia sẻ: “Mục tiêu lớn nhất của đề tài là giải quyết bài toán tái sử dụng phụ phẩm nông nghiệp theo hướng tạo giá trị cao. Đồng thời, tìm kiếm giải pháp hỗ trợ sinh trưởng cây trồng hiệu quả và bền vững, góp phần giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học”.
Mở hướng cho nông nghiệp bền vững
Các thí nghiệm được tiến hành trên một số cây hai lá mầm phổ biến như giá đỗ đậu xanh, rau muống và rau cải. Kết quả cho thấy, ở những nồng độ phù hợp, CQD giúp cây sinh trưởng tốt hơn, thân và rễ phát triển mạnh, tổng sinh khối tăng rõ rệt so với mẫu đối chứng. Theo phân tích của nhóm, tác động tích cực này đến từ khả năng hấp thụ tia tử ngoại và chuyển đổi thành ánh sáng xanh - đỏ của CQD, qua đó mở rộng phổ ánh sáng hữu ích cho quá trình quang hợp. Nhờ đó, cây trồng nâng cao hiệu suất sử dụng ánh sáng, cải thiện sức sống và tốc độ phát triển.
Từ những kết quả tích cực thu được trên cây hai lá mầm, nghiên cứu được kỳ vọng có thể mở rộng sang nhiều nhóm cây trồng khác như cây lương thực, cây rau màu và cây công nghiệp ngắn ngày. Việc xác định được các điều kiện tối ưu về nhiệt độ tổng hợp và nồng độ CQD không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn mở ra khả năng ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp, góp phần giảm dần sự phụ thuộc vào các chất kích thích sinh trưởng hóa học.
Theo Trần Đức Lộc, quá trình nghiên cứu của nhóm cũng không tránh khỏi những khó khăn. Việc làm chủ quy trình chế tạo vật liệu nano đòi hỏi độ chính xác cao, trong khi chỉ một sai lệch nhỏ về nhiệt độ hoặc thời gian cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng CQD. Bên cạnh đó, quá trình tiếp cận và sử dụng các thiết bị phân tích chuyên sâu như XRD hay TEM đặt ra nhiều thách thức về kỹ thuật và thời gian. Để vượt qua, nhóm đã tiến hành nhiều thí nghiệm lặp lại, kiên trì điều chỉnh từng thông số và dành nhiều thời gian theo dõi quá trình sinh trưởng của cây trồng nhằm hạn chế các tác động không mong muốn.
Thành tích tại Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Euréka toàn quốc năm 2025 không chỉ ghi nhận nỗ lực của nhóm nghiên cứu, mà còn khẳng định chất lượng đào tạo, tinh thần đổi mới sáng tạo của sinh viên HUAF. Từ những kết quả bước đầu, nhóm định hướng mở rộng nghiên cứu sang các loại cây trồng khác, đồng thời khai thác thêm nhiều nguồn phụ phẩm nông nghiệp giàu carbon. Song song đó, tiếp tục tối ưu sản phẩm và mong muốn được đồng hành cùng các doanh nghiệp có chung định hướng phát triển bền vững, qua đó đóng góp nhiều hơn cho cộng đồng và xã hội.
