Ứng dụng công nghệ nano trong tái chế phụ phẩm thủy sản: Hướng đi bền vững cho tương lai
Là một trong những quốc gia xuất khẩu thủy sản hàng đầu thế giới, Việt Nam cũng phải đối mặt với lượng phế thải khổng lồ từ vỏ tôm, cua và nang mực, chiếm tới 43-56% trọng lượng thu hoạch [1][2]. Do rất dễ phân hủy, nguồn phụ phẩm này sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lý đúng cách. Tuy nhiên, đây thực chất lại là nguồn nguyên liệu giàu chitin và chitosan vô cùng quý giá, có thể sử dụng trong chế tạo hạt nano chitosan - ứng dụng trong y tế, công nghiệp thực phẩm và nông nghiệp [2].
Hình 1. Phụ phẩm trong ngành chế biến thủy sản
Quy trình chuyển hóa phế liệu thủy sản thành vật liệu nano thường trải qua ba giai đoạn chính. Đầu tiên, chitin được tách chiết từ vỏ tôm, cua bằng phương pháp hóa học nhằm loại protein, khoáng và tẩy màu. Tiếp theo, quá trình khử acetyl bằng dung dịch kiềm mạnh ở nhiệt độ cao sẽ chuyển hóa chitin thành chitosan. Sau đó, các hạt nano được tạo thành bằng một trong hai hướng: phương pháp “top - down” (dùng máy nghiền bi giảm kích thước hạt chitosan xuống kích thước nano) hoặc phương pháp “bottom - up” (dùng Tripolyphosphate làm chất liên kết chéo để hình thành các hạt nano từ dung dịch chitosan) [2]. Đến nay, nhiều công nghệ chiết xuất chitin và chitosan xanh được nghiên cứu nhằm thay thế phương pháp hóa học truyền thống vốn gây ô nhiễm môi trường. Các công nghệ điển hình có thể kể đến như ứng dụng vi sinh vật, dung môi Eutectic sâu (Deep Eutectic Solvents - DES) hoặc các kỹ thuật vật lý bổ trợ để hạn chế tối đa lượng hóa chất [2].
Hạt nano chitosan sở hữu nhiều đặc tính sinh học nổi bật với tiềm năng ứng dụng to lớn. Trong y học, nano chitosan mang hoạt tính chống ung thư mạnh hơn so với chitosan thông thường, đồng thời vật liệu này còn được sử dụng để vận chuyển thuốc, băng bó vết thương và tái tạo cấu trúc mô [3]. Ngoài ra, trong ngành công nghiệp thực phẩm, nano chitosan còn được sử dụng trong chế tạo bao bì bảo quản, thay thế chất béo, đồng thời là hệ mang hiệu quả giúp vận chuyển và giải phóng các chất dinh dưỡng vào cơ thể [2]. Trong nông nghiệp, hạt nano chitosan được sử dụng trong xử lý hạt giống, bảo vệ cây trồng và thúc đẩy tăng trưởng thực vật [4]. Bên cạnh đó, vật liệu này còn có thể ứng dụng trong việc loại bỏ các hạt vi nhựa, góp phần bảo vệ môi trường [5].
Với tiềm năng to lớn trong việc tái sử dụng phế phẩm, Cục Thủy sản - Bộ Nông nghiệp và Môi trường đã đề ra chiến lược nhằm tận dụng tối đa các phụ phẩm từ công nghiệp thủy sản. Mục tiêu là nâng cao giá trị của phụ phẩm lên gấp 10-20 lần, phù hợp định hướng phát triển nền kinh tế tuần hoàn. Nếu được tận dụng đúng cách, lượng phế thải này không chỉ mang lại nguồn lợi kinh tế lớn mà còn giúp bảo vệ môi trường, hướng đến nền sản xuất thủy sản xanh, bền vững cho nước ta [1].
Tài liệu tham khảo
[1] Cục Thủy sản. (2026, 5 tháng 6). Kết quả nổi bật trong lĩnh vực khoa học thủy sản Việt Nam. Cổng thông tin điện tử Cục Thủy sản.
[2] Koirala, P., Bhandari, Y., Khadka, A., Kumar, S. R., & Nirmal, N. P. (2024). Nanochitosan from crustacean and mollusk byproduct: Extraction, characterization, and applications in the food industry. International Journal of Biological Macromolecules, 262, 130008.
[3] Taher, F. A., Ibrahim, S. A., Abd El-Aziz, A., Abou El-Nour, M. F., El-Sheikh, M. A., El-Husseiny, N., & Mohamed, M. M. (2019). Anti-proliferative effect of chitosan nanoparticles (extracted from crayfish Procambarus clarkii, Crustacea: Cambaridae) against MDA-MB-231 and SK-BR-3 human breast cancer cell lines. International journal of biological macromolecules, 126, 478-487.
[4] Chouhan, D., & Mandal, P. (2021). Applications of chitosan and chitosan based metallic nanoparticles in agrosciences-A review. International journal of biological macromolecules, 166, 1554-1569.
[5] Omoregie, I. P., Osagie, A. D., & Oritseweyinmi, O. O. (2023). Crustacean nanochitosan-based bioremediation of nanoplastic-polluted aquatic habitat: A review pursuant to SDG 6. Scientific African, 21, e01881.
Người đăng bài: ThS. Phan Thủy Quyên