Tin thị trường và sản phẩm

Bảo Hiền thực hiện

Chất hoạt động bề mặt (surfactant) - thành phần cốt lõi quyết định khả năng làm sạch của mọi loại chất tẩy rửa - từ trước đến nay chủ yếu được sản xuất từ dầu mỏ hoặc dầu cọ, kéo theo lo ngại về phát thải khí nhà kính và tác động đến rừng nhiệt đới. Hai hướng nghiên cứu độc lập, một tại Mỹ và một tại Đức, đang theo đuổi cùng mục tiêu thay thế nguồn gốc hóa dầu bằng nguyên liệu sinh học, nhưng bằng hai con đường hóa học hoàn toàn khác nhau.

Hướng thứ nhất: ghép nối đường và dầu thực vật thành phân tử mới

Một nhóm nghiên cứu bắt nguồn từ phòng thí nghiệm hóa học tại Đại học Minnesota (Mỹ) phát triển công nghệ tổng hợp hóa học mang tên oleo-furan sulfonate (OFS), kết hợp hai thành phần có nguồn gốc sinh học: furan - hợp chất chiết xuất từ đường vốn chiếm khoảng 2/3 khối lượng sinh khối thực vật, thường lấy từ phụ phẩm nông nghiệp - và dầu thực vật, có thể là dầu dừa, dầu đậu nành hoặc dầu tảo tùy mục đích sử dụng. Theo nhóm phát triển, phát hiện ban đầu khá bất ngờ: chất hoạt động bề mặt sinh học tổng hợp theo cách này không chỉ tương đương mà trong một số phép thử còn cho hiệu năng tốt hơn phiên bản gốc dầu mỏ.

Sản phẩm thương mại mới nhất theo hướng này, công bố tháng 3/2026, gồm hai biến thể: một loại anion cho khả năng làm sạch và tạo bọt bền hơn tới 30% so với chất hoạt động bề mặt thông thường, và một loại không ion phù hợp với công thức có độ nhớt cao. Cả hai đều có nguồn gốc sinh học hoàn toàn, không chứa sulfate, nitrosamine hay 1,4-dioxane - những tạp chất thường bị đặt câu hỏi về an toàn trong ngành mỹ phẩm và tẩy rửa. Về tác động môi trường, nhà phát triển công bố mức giảm phát thải khí nhà kính từ 65-75% so với chất hoạt động bề mặt hóa dầu tương đương. Công nghệ hiện đã được chứng minh ở quy mô sản xuất nửa tấn và vừa hoàn thành thử nghiệm quy trình sulfon hóa ở cấp độ thương mại với một đối tác gia công hóa chất.

Hướng thứ hai: dùng vi sinh vật "nuôi cấy" trực tiếp phân tử hoạt tính

Một cách tiếp cận khác, do một viện nghiên cứu ứng dụng tại Đức theo đuổi, không tổng hợp hóa học mà sử dụng quá trình lên men vi sinh vật để tạo ra chất hoạt động bề mặt sinh học thuộc nhóm glycolipid - phân tử gồm một đầu ưa nước là gốc đường gắn với một hoặc nhiều đuôi kỵ nước là gốc axit béo. Vi sinh vật được sử dụng thuộc họ nấm men Ustilaginaceae, nuôi cấy trong các bể phản ứng sinh học (bioreactor) với khả năng kiểm soát liên tục độ pH, nhiệt độ, nồng độ oxy và cơ chất.

Nguyên liệu đầu vào cho quá trình lên men có độ linh hoạt cao: có thể là đường chiết xuất từ rơm rạ và phụ phẩm gỗ, dầu cải trồng trong nước, hoặc thậm chí là mỡ thu được từ các cơ sở tinh chế côn trùng. Hai loại glycolipid chính được phát triển đạt sản lượng lần lượt trên 20 gram/lít và tới 50 gram/lít, với độ tinh khiết trên 95% - mức được xem là khả thi để tiến tới ứng dụng công nghiệp. Điểm khác biệt đáng chú ý của nhóm chất này so với chất hoạt động bề mặt thông thường là ngoài chức năng làm sạch, một số glycolipid vi sinh vật còn thể hiện đặc tính kháng khuẩn, kháng nấm và kháng virus - mở ra khả năng ứng dụng kép vừa làm sạch vừa có tác dụng diệt khuẩn cho nước rửa chén và chất tẩy rửa gia dụng.

So sánh hai triết lý công nghệ

Dù cùng hướng tới mục tiêu loại bỏ nguồn gốc hóa dầu, hai công nghệ phản ánh hai triết lý kỹ thuật khác biệt.

Cách tiếp cận tổng hợp hóa học (ghép furan với dầu thực vật) có lợi thế về khả năng kiểm soát cấu trúc phân tử chính xác, từ đó tối ưu hiệu năng làm sạch và tạo bọt để cạnh tranh trực tiếp với chất hoạt động bề mặt hóa dầu hiện có, đồng thời có thể tận dụng một phần hạ tầng sản xuất hóa chất sẵn có (như quy trình sulfon hóa). Ngược lại, cách tiếp cận lên men vi sinh vật có ưu thế ở tính linh hoạt của nguyên liệu đầu vào - có thể chuyển đổi giữa nhiều loại phụ phẩm nông-lâm nghiệp khác nhau tùy nguồn cung sẵn có tại địa phương - và tạo ra phân tử có thêm chức năng sinh học (kháng khuẩn) mà chất hoạt động bề mặt tổng hợp thông thường không có, nhưng đòi hỏi kiểm soát quy trình lên men phức tạp hơn để đạt sản lượng và độ tinh khiết ổn định ở quy mô lớn.

Thách thức chung: bài toán mở rộng quy mô

Cả hai hướng công nghệ hiện đều dừng ở quy mô trình diễn - vài trăm kilogram đến nửa tấn mỗi mẻ đối với hướng tổng hợp hóa học, và bể phản ứng dung tích 75-300 lít đối với hướng lên men vi sinh vật. Đây là khoảng cách còn khá xa so với quy mô hàng chục nghìn tấn/năm mà ngành công nghiệp chất tẩy rửa toàn cầu vận hành. Việc mở rộng quy mô sản xuất trong khi vẫn giữ được chi phí cạnh tranh với chất hoạt động bề mặt hóa dầu - vốn đã được tối ưu hóa quy trình sản xuất trong nhiều thập kỷ - sẽ là yếu tố quyết định liệu các công nghệ này có thể chuyển từ phòng thí nghiệm ra thị trường tiêu dùng đại trà hay chỉ dừng ở phân khúc sản phẩm cao cấp, thân thiện môi trường.