Tại cuộc thi Bach Khoa Innovation 2025 (BKI 2025), dự án ZeoPec RiceProtect đã gây ấn tượng mạnh, xuất sắc giành Giải Nhì bảng Sinh viên. Sản phẩm mà nhóm mang đến là các hạt pectin-zeolite hấp phụ tinh dầu bạc hà Á, có khả năng bảo vệ gạo lưu trữ khỏi nhiều loài côn trùng gây hại như mọt gạo, mọt đỏ…
Đứng sau ý tưởng này là nhóm sinh viên gồm 6 bạn đến từ Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh: Lê Tấn Phong, Lai Minh Nhật Ánh, Nguyễn Hoàng Đức Huy, Lê Minh Khôi, Bành Khánh Linh và Lê Thị Hiền Anh, dưới sự hướng dẫn của Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Quang Long (Trưởng Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh).
Ý tưởng tận dụng phụ phẩm nông nghiệp để bảo quản gạo
Theo trưởng nhóm Lê Tấn Phong, dự án bắt nguồn từ trăn trở trước thực trạng gạo Việt thường xuyên bị mọt phá hoại trong quá trình bảo quản:
“Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới, và gạo không chỉ là lương thực thiết yếu trong bữa ăn hàng ngày, mà còn là nguồn thu nhập chính của người nông dân. Tuy nhiên, nguồn lương thực này đang bị đe dọa bởi mọt gạo, gây giảm chất lượng và tổn thất kinh tế đáng kể. Vì vậy, chúng em quyết tâm phát triển một loại thuốc trừ sâu sinh học vừa hiệu quả, vừa an toàn và vừa thân thiện với môi trường.”
Phong nhớ lại buổi trưa hè năm 2024, khi thầy Long gợi mở ý tưởng phát triển thuốc trừ sâu sinh học từ tinh dầu. Từ gợi ý ban đầu đó, nhóm đã tìm đọc các tài liệu trong và ngoài nước, nhận thấy tinh dầu được ứng dụng nhiều trong kiểm soát các loại côn trùng gây hại như mọt gạo, mọt đỏ…
Từ nghiên cứu thực tiễn, nhóm phát hiện tinh dầu cây bạc hà Á - một loại cây trồng phổ biến ở Việt Nam chứa nhiều menthol và menthone, là các hoạt chất có độc tính mạnh với mọt gạo. Từ ý tưởng ban đầu đó, sau gần 1 năm nghiên cứu, nhóm sinh viên đã phát triển được các hạt pectin-zeolite hấp phụ tinh dầu bạc hà, ứng dụng trong kiểm soát mọt gạo.
Điểm đặc biệt của dự án ZeoPec RiceProtect là sự kết hợp giữa tính bền vững và hiệu quả trong bảo quản gạo.
“Chúng em tận dụng nguyên liệu thô có chi phí rẻ, được khai thác từ tài nguyên địa phương và phụ phẩm nông nghiệp. Bột zeolite, thành phần chính của sản phẩm có thể sản xuất từ khoáng sét tự nhiên có ở Việt Nam. Trong khi đó, pectin dùng để tạo cấu trúc cho hạt có thể được chiết xuất từ vỏ trái cây thải bỏ, đây cũng là một nguồn sinh khối phong phú ở Việt Nam”, trưởng nhóm Lê Tấn Phong chia sẻ.
Theo Phong, bằng cách hấp phụ tinh dầu bạc hà Á - một loại thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc thực vật được chiết xuất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước từ cây trồng trong nước, giải pháp này mang đến một phương pháp thân thiện với môi trường và hiệu quả để bảo quản gạo, đồng thời đảm bảo an toàn thực phẩm.
Nuôi cả nghìn con mọt để làm thí nghiệm
Thế nhưng, để đi đến thành công, hành trình của nhóm không ít gian nan. Trưởng nhóm Lê Tấn Phong cho biết, đặc tính của tinh dầu bạc hà Á - dù hiệu quả với mọt gạo, an toàn và thân thiện môi trường, nhưng lại rất dễ bay hơi và kém bền trong không khí.
Để giải quyết thách thức này, nhóm đã được thầy Long gợi ý giải pháp hấp phụ tinh dầu vào zeolite X - một vật liệu có cấu trúc rỗng, giúp bảo vệ và giải phóng tinh dầu có kiểm soát.
Khó khăn tiếp theo đến từ chính zeolite X ở dạng bột, vốn khó sử dụng trong thực tế. Nhóm phải tìm cách biến bột thành hạt bằng chất kết dính pectin, từ đó tối ưu quy trình để cho ra hạt pectin-zeolite đường kính 3 mm, bền và dễ sử dụng.
Tuy nhiên, việc hấp phụ tinh dầu bạc hà vào hạt pectin-zeolite ban đầu cũng thất bại, cho hiệu quả lưu giữ thấp. May mắn, một nghiên cứu quốc tế năm 2024 về hấp phụ tinh dầu lavender vào zeolite bằng phương pháp bay hơi chân không đã mở ra lối đi mới cho nhóm nghiên cứu.
Phong kể lại: “Ban đầu, chúng em thử cả phương pháp hấp phụ pha lỏng và pha hơi, nhưng đều cho hiệu quả lưu giữ hoạt chất thấp. May mắn là vào năm 2024, một nhóm tác giả công bố nghiên cứu về hấp phụ tinh dầu lavender vào zeolite bằng phương pháp bay hơi chân không. Thầy Long đã gửi nghiên cứu này cho chúng em, và từ đó chúng em áp dụng thành công cho tinh dầu bạc hà.”
Ngay cả khâu thử nghiệm cũng không kém phần… ly kỳ. Để có đủ mọt gạo phục vụ nghiên cứu, Phong phải đến các cửa hàng xin gạo cũ có mọt về nhà và… nhân giống thành gần 1.000 con.
Theo Phong, điểm độc đáo của dự án là khả năng diệt mọt gạo chủ động và hiệu quả của hạt pectin-zeolite hấp phụ tinh dầu bạc hà Á.
“Khác với các phương pháp truyền thống như dùng tỏi, ớt hay phơi nắng - vốn chưa được chứng minh hiệu quả và chỉ xử lý khi mọt đã sinh sôi; Sản phẩm ZeoPec Rice Protect có thể tiêu diệt mọt ngay khi chúng vừa nở, ngăn chặn quá trình phát triển. Sản phẩm an toàn cho người dùng, thân thiện môi trường, và hiện trên thị trường chưa có sản phẩm tương tự. Khi thử nghiệm thực tế trên mọt gạo, chúng em ghi nhận khả năng diệt gần 100% mọt chỉ sau 24 giờ, ngay cả ở nồng độ thấp khoảng 1 gam hạt trên 1 lít không khí”, Phong tự tin nói.
Cơ hội mở rộng ứng dụng từ bảo quản gạo đến nhiều lĩnh vực khác
Dù được đánh giá cao về tiềm năng, nhóm sinh viên cũng thẳng thắn nhìn nhận sản phẩm ZeoPec RiceProtect vẫn còn những hạn chế cần cải tiến.
“Hiện giá thành khoảng 20.000 đồng cho túi 10g dùng cho thùng gạo 10 lít - mức này còn khá cao, khó tiếp cận tới nhiều nhóm khách hàng. Chúng em sẽ tối ưu quy trình sản xuất zeolite, tạo hạt và hấp phụ tinh dầu để giảm chi phí”, trưởng nhóm Lê Tấn Phong chia sẻ.
Một vấn đề khác là mùi bạc hà tự nhiên đặc trưng. Với nhiều người tiêu dùng yêu thích hương gạo nguyên bản, mùi bạc hà có thể tạo cảm giác lạ. “Chúng em sẽ nghiên cứu giảm độ nồng mùi nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả diệt mọt”, Phong nói thêm.
Ban đầu, sản phẩm hướng tới hộ gia đình và doanh nghiệp đóng gói gạo bán lẻ. Tuy nhiên, sau khi tham gia triển lãm và tiếp xúc với một doanh nghiệp xuất khẩu nông sản, nhóm nhận thấy cơ hội rộng hơn.
“Chúng em nhận ra tiềm năng thay thế thuốc kiểm dịch, vốn đang dần bị cấm bằng chính sản phẩm này. Để đạt mục tiêu đó, nhóm sẽ tiếp tục nâng cao hiệu quả và giảm giá thành, đáp ứng yêu cầu cho kiểm dịch hàng xuất khẩu”, Phong khẳng định.
Phó Giáo sư Nguyễn Quang Long - Trưởng khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, người trực tiếp hướng dẫn nhóm ZeoPec RiceProtect đánh giá cao nỗ lực và sự nghiêm túc của các sinh viên trong suốt quá trình thực hiện dự án.
“Các bạn làm việc rất chăm chỉ, sáng tạo và nghiêm túc. Tôi cho rằng sản phẩm có tiềm năng phát triển lớn. Hiện nay mới dừng lại ở việc bảo vệ gạo, nhưng trong tương lai có thể điều chỉnh mùi hương để ứng dụng cho nhiều loại hạt và ngũ cốc khác. Nhờ hương thơm tự nhiên, sản phẩm thậm chí còn có thể mở rộng sang lĩnh vực khác như làm thơm không gian trong nhà hay trên ô tô”, thầy Long chia sẻ.
Từ góc nhìn chuyên môn, Phó Giáo sư Nguyễn Quang Long gợi mở một số điểm cần tối ưu để tăng tính khả thi. Một trong số đó là vấn đề nguyên liệu.
Thầy Long cho biết, hiện nhóm vẫn sử dụng pectin thương mại và zeolite tinh khiết để sản xuất sản phẩm mẫu.
“Để giảm giá thành và tăng tính cạnh tranh cần bổ sung thêm bước nghiên cứu sử dụng vỏ trái cây (để thu pectin) và sử dụng metakaolin (tạo zeolite). Các nghiên cứu này hiện đã có nhưng cần tích hợp vào chuỗi để đánh giá toàn diện. Các chỉ số hấp phụ tinh dầu như khả năng hấp phụ (loading capacity) và hiệu quả hấp phụ (encapsulation efficiency) hiện vẫn chưa được tối ưu. Nhóm cần cải thiện để tiết kiệm tối đa nguyên liệu đầu vào. Xa hơn, có thể nghiên cứu thu hồi dung môi sau hấp phụ để vừa tiết kiệm nguyên liệu, vừa giảm tác động môi trường”, thầy Long phân tích.
Vị giảng viên cũng nhấn mạnh, tính bền vững lâu dài của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào khả năng tái sử dụng. “Nhóm cần tiếp tục nghiên cứu số lần tái hấp phụ tinh dầu tối đa của hạt pectin-zeolite và đánh giá mức độ duy trì hiệu quả diệt côn trùng sau mỗi lần tái sử dụng. Nếu làm được điều này, sản phẩm sẽ có sức cạnh tranh lớn hơn trên thị trường”, thầy Long cho biết.
