Nhóm tác giả Đào Thị Ngọc Diệp, Phạm Thị Tình (bộ môn công nghệ sinh học, Trường ĐH nông lâm TP.HCM), đã nghiên cứu phương pháp khả năng chuyển hóa biodiesel từ sinh khối côn trùng, một hướng đi có nhiều triển vọng trong sản xuất nhiên liệu sinh học giá rẻ.

Biodiesel là một nguồn năng lượng thay thế đầy tiềm năng cho diesel dầu mỏ, tuy nhiên, giá thành biodiesel không hề rẻ. Nhằm giảm chi phí sản xuất, các nguồn nguyên liệu giá rẻ được quan tâm và tìm kiếm nhiều hơn và côn trùng là một trong những nguồn nguyên liệu đầy hứa hẹn với số lượng dồi dào và chủng loại phong phú nhất trên thế giới.

Nhóm tác giả Đào Thị Ngọc Diệp, Phạm Thị Tình (bộ môn công nghệ sinh học, Trường ĐH nông lâm TP.HCM), đã nghiên cứu phương pháp khả năng chuyển hóa biodiesel từ sinh khối côn trùng. Trong nghiên cứu này, ấu trùng sâu superworm Zophobas morio (Z. morio) và ấu trùng ruồi lính đen được lựa chọn và cho kết quả rất khả quan. Đây cũng là đề tài đã đoạt giải nhất tại cuộc thi Ý tưởng sáng tạo năm 2015 do Trung tâm phát triển khoa học và công nghệ trẻ, Thành đoàn TP.HCM phối hợp với Sở công thương TP.HCM tổ chức vào cuối tháng 7 vừa qua.

Theo đó, ấu trùng Z. morio được nuôi tại phòng thí nghiệm công nghệ sinh học côn trùng, ấu trùng ruồi lính đen được nuôi tại vườn thực nghiệm Viện nghiên cứu công nghệ sinh học và môi trường - Trường đại học nông lâm TP.HCM.

Thu sinh khối tươi ở độ tuổi 60 - 90 ngày đối với ấu trùng Z. morio và 15 - 20 ngày đối với ấu trùng ruồi lính đen; rửa sạch, sấy khô, để nguội trong bình hút ẩm, nghiền nhỏ. Để ly trích dầu thô, sinh khối khô ấu trùng được gói trong giấy lọc và ngâm trong petroleum ether 48 giờ ở nhiệt độ phòng. Loại bỏ túi lọc, đem dung dịch cô quay chân không để loại dung môi petroleum ether. Dầu thô được sấy qua đêm để loại hoàn toàn dung môi và nước. Sinh khối ấu trùng Z. morio trong nghiên cứu này có lượng lipid tổng số khá cao đạt 46,46% và sinh khối ấu trùng ruồi lính đen có hàm lượng lipid tổng số đạt 11,4 - 17,1%.

Sinh khối ấu trùng tươi: a) ấu trùng Zophobas morio; b) ấu trùng ruồi lính đen Ảnh: Ngọc Diệp 

Trong nghiên cứu này, các kết quả nghiên cứu chuyển hóa biodiesel từ dầu ấu trùng ruồi lính đen, Z. morio được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm bằng phương pháp kết hợp hai giai đoạn: phản ứng ester hóa xúc tác acid và phản ứng transester hóa xúc tác kiềm. Chất lượng biodiesel sản phẩm được đánh giá thông qua thành phần methyl ester.

Nhóm tác giả đã tiến hành tối ưu phản ứng transester hóa, thu được các kết quả: nhiệt độ phản ứng 850C, tỷ lệ methanol/dầu 6:1, 0,4% xúc tác NaOH, thời gian phản ứng trong 60 phút. Hiệu suất tối đa của phản ứng transester hóa đạt 84,33% đối với dầu ZMLO (Z. morio larva oil - dầu từ ấu trùng Z. morio) và 81,67% đối với dầu HILO (Hermetia illucens larva oil - dầu từ ấu trùng ruồi lính đen). Tỷ lệ acid béo bão hòa trong dầu ZMLO chiếm 38,31%, dầu HILO chiếm 52,33%. Biodiesel thu được có tính ổn định oxy hóa cao hơn các loại biodiesel khác. Thành phần acid béo bão hòa C16 và C18 đạt 37,4% (dầu ZMLO), 15,52% (HILO). Hàm lượng methyl ester trong sản phẩm đa dạng, có thể phối trộn để có loại nhiên liệu mong muốn. Ngoài ra, phân tích thành phần xác bã sinh khối sau khi ly trích dầu cũng cho thấy đây có thể trở thành nguồn nguyên liệu cung cấp protein cho ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi. Qua đánh giá khả năng chuyển hóa cho thấy, việc sản xuất biodiesel từ côn trùng có thể được ứng dụng trong thực tế.

Đại diện nhóm tác giả, Đào Thị Ngọc Diệp chia sẻ, biodiesel từ sinh khối côn trùng được sản xuất thành công ở quy mô phòng thí nghiệm sẽ tạo nền tảng cho những phát triển nguyên liệu mới trong sản xuất, cũng như tạo nguồn năng lượng bền vững trong thời kỳ khủng hoảng năng lượng toàn cầu. Sử dụng nguồn nguyên liệu côn trùng giá rẻ sẽ làm giảm chi phí sản xuất trong ngành công nghiệp biodiesel. Đây là một kỹ thuật mới có 2 lợi ích: không cạnh tranh thực phẩm và đất nông nghiệp, góp phần xử lý môi trường thông qua việc chuyển đổi chất dinh dưỡng trong phụ phẩm nông nghiệp thành sinh khối.

Hàm lượng C16:0, C18:0 trong sản phẩm cao hứa hẹn một thế hệ biodiesel có độ nhớt và nhiệt trị phù hợp với động cơ diesel hiện tại. Sản phẩm biodiesel có tính ổn định oxy hóa tương đối cao, tăng độ an toàn, giảm khó khăn trong vấn đề lưu trữ. Sản phẩm phụ của quy trình là glycerin có thể được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa. Xác bã sau khi ly trích dầu có thể được tái sử dụng là nguồn nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi giàu protein hoặc phân bón.

Được biết, hướng nghiên cứu tiếp theo của nhóm trong thời gian tới là sẽ thử nghiệm nghiên cứu ở quy mô công nghiệp, sử dụng nhiều loại ấu trùng côn trùng khác và nghiên cứu mô hình xử lý rác thải hữu cơ bằng ấu trùng côn trùng.