Trong hành trình tìm kiếm những giải pháp thay thế bền vững cho nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ, giới khoa học đang dần chuyển sự quan tâm sang các vật liệu sinh học có thể tái tạo. Một nghiên cứu nổi bật từ Đại học Turku (Phần Lan) đã mở ra triển vọng mới khi nhóm khoa học tại đây phát triển thành công màng bảo vệ làm từ nanocellulose.
Nanocellulose được tạo ra bằng cách phân rã các sợi cellulose tự nhiên đến cấp độ nano. Những sợi này sau đó có thể được xử lý bằng nhiều phương pháp để tăng khả năng cản tia UV. Trong khi các loại màng nhựa tổng hợp như polyvinyl fluoride (PVF) hay polyethylene terephthalate (PET) đang được sử dụng phổ biến để bảo vệ pin năng lượng mặt trời khỏi tia UV, thì thực tế cho thấy chúng có nguồn gốc từ dầu mỏ và không thân thiện với môi trường. Vì lý do đó, các nhà khoa học đã bắt đầu thử nghiệm các phương án thay thế từ nguồn nguyên liệu sinh học.
Sự đột phá xuất hiện khi màng nanocellulose được nhuộm bằng chiết xuất từ vỏ hành đỏ thể hiện khả năng cản tới 99,9% tia UV dưới bước sóng 400 nm. Không những vượt trội hơn so với các màng bảo vệ PET thông thường, loại màng sinh học này còn giữ được độ trong suốt cao, cho phép hơn 80% ánh sáng ở dải bước sóng từ 650 đến 1.100 nm đi qua - yếu tố sống còn đối với tế bào quang điện, vốn chuyển hóa ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại gần thành điện năng.
Thách thức lớn nhất trong việc phát triển vật liệu chống tia UV sinh học là làm sao cân bằng giữa khả năng hấp thụ tia cực tím và độ truyền sáng. Một số hợp chất tự nhiên như lignin có thể hấp thụ UV hiệu quả nhưng lại có màu sẫm, gây hạn chế tầm nhìn và độ trong suốt của màng. Ngược lại, chiết xuất từ vỏ hành tím vừa giúp bảo vệ chống tia UV vừa giữ được độ trong, tạo nên sự kết hợp lý tưởng cho ứng dụng trong pin năng lượng mặt trời.
Khả năng bền vững của màng cũng đã được kiểm chứng qua thử nghiệm kéo dài 1.000 giờ dưới ánh sáng nhân tạo, tương đương với một năm tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trong điều kiện khí hậu Trung Âu. Kết quả cho thấy màng vẫn giữ nguyên tính chất quang học và bảo vệ ban đầu, không có hiện tượng suy giảm đáng kể.
Theo nhà nghiên cứu tiến sĩ Rustem Nizamov tại Đại học Turku, đây là nghiên cứu đầu tiên so sánh trực tiếp hiệu quả của các bộ lọc UV sinh học theo thời gian, mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng phế phẩm nông nghiệp như vỏ hành tím vào các công nghệ xanh của tương lai.
Ngoài ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng, chiết xuất từ vỏ hành còn được nghiên cứu để sử dụng trong mỹ phẩm như kem chống nắng. Một nghiên cứu tại Bồ Đào Nha đã sử dụng kỹ thuật vi bao với β-cyclodextrin để ổn định các hợp chất chống oxy hóa từ vỏ hành, tạo ra sản phẩm có chỉ số SPF tương đương với các bộ lọc UV tổng hợp, đồng thời thân thiện với môi trường và an toàn cho da.
Việc tận dụng vỏ hành, một loại phế phẩm nông nghiệp, để tạo ra vật liệu chống tia UV không chỉ góp phần giảm thiểu rác thải mà còn mở ra hướng đi mới cho các sản phẩm bền vững và thân thiện với môi trường. Đây là minh chứng cho thấy những giải pháp sáng tạo có thể xuất phát từ những nguồn tài nguyên tưởng chừng như vô giá trị, mang lại lợi ích thiết thực cho cả con người và hành tinh.
nlpanh (T/h)
