Vỏ dừa là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Vỏ dừa là gì?

Vỏ dừa là phần bao ngoài của quả dừa (Cocos nucifera), bao gồm lớp xơ mesocarp bên ngoài và gáo dừa endocarp bên trong. Tổng khối lượng vỏ thường chiếm khoảng 35–40% trọng lượng quả, trở thành một phế phẩm sinh học phổ biến ở các vùng nhiệt đới.

Vỏ dừa là nguồn nguyên liệu tái tạo, giàu cellulose, hemicellulose và lignin, đem lại tính cơ học bền bỉ và chống phân hủy tự nhiên. Sự kết hợp giữa các thành phần này giúp vỏ dừa vừa bền chắc vừa chịu nhiệt và kháng ẩm tốt, phù hợp cho nhiều ứng dụng kỹ thuật.

Thành phần hóa học và cấu trúc

Thành phần chính của vỏ dừa gồm:

• Cellulose: 25–30%
• Hemicellulose: 18–22%
• Lignin: 30–40%
• Chất tro và hợp chất hữu cơ khác

Sự phối trộn giữa cellulose và lignin tạo nên các sợi xơ dài, rỗng và liên kết chặt chẽ. Qua phân tích bằng FTIR và XRD, cấu trúc vi tinh thể được xác định rõ, hỗ trợ khả năng ứng dụng trong vật liệu composite và lọc lọc nước.

Phân loại: xơ dừa và gáo dừa

Xơ dừa (coir) là lớp xơ mềm, thoáng khí, thích hợp dùng làm giá thể trồng cây, đệm lót, hoặc vật liệu cách âm. Gáo dừa (shell) là lớp vỏ cứng, chịu va đập tốt, được dùng làm than hoạt tính hoặc gia cố vật liệu.

Xơ dừa được khai thác từ vỏ quả dừa khô, sợi dày 1–3 mm, độ dài tùy biến. Gáo dừa, khi nghiền nhỏ thành hạt hoặc bột, có tốc độ cháy chậm và giá trị nhiệt cao, phù hợp cho ứng dụng lọc hoặc làm than sinh học.

Ứng dụng trong nông nghiệp và làm giá thể

Xơ dừa được sử dụng làm giá thể trong nông nghiệp công nghệ cao, thay thế các thành phần như than bùn. Tỷ lệ giữ nước cao, thoát khí tốt giúp rễ phát triển khỏe, hạn chế sâu bệnh.

Các ứng dụng chính:

• Giá thể trồng rau thủy canh, hoa lan, cây cảnh
• Thảm giữ ẩm và chống xói mòn cho vườn cảnh và nông nghiệp tái tạo
• Chậu sinh học phân hủy dùng trong trồng cây theo mô hình ZeroWaste

Xơ dừa cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng thoát nước và giữ dinh dưỡng, giảm việc khai thác than bùn – tài nguyên không tái tạo.

Ứng dụng công nghiệp và vật liệu xây dựng

Vỏ dừa, đặc biệt là phần gáo, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhờ đặc tính cơ học ổn định, khả năng chống mục, kháng lửa và thân thiện với môi trường. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là sản xuất than hoạt tính từ gáo dừa – vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất cao, dùng trong lọc nước, xử lý khí thải, lọc kim loại nặng và hấp phụ hóa chất độc hại.

Quá trình sản xuất than hoạt tính từ gáo dừa gồm hai giai đoạn chính: carbon hóa (ở 400–700 °C) và hoạt hóa (ở 800–1000 °C) bằng hơi nước hoặc CO₂. Thành phẩm có diện tích bề mặt lên đến 1000–1500 m²/g. So với than hoạt tính từ nguồn than đá hoặc tre, than từ gáo dừa có tỷ lệ micropore cao, phù hợp cho hấp phụ phân tử nhỏ như VOCs hoặc amoniac.

Trong lĩnh vực vật liệu xây dựng, xơ dừa và bột gáo dừa được sử dụng để gia cường cho polymer tạo thành vật liệu composite. Khi phối trộn với epoxy hoặc polyester, vật liệu có thể đạt:

Vật liệu này được ứng dụng trong tấm ốp tường, mái nhẹ, nội thất xe hơi hoặc vật liệu cách âm. Nhờ nguồn gốc sinh học, chúng dễ phân hủy hoặc tái chế, giúp giảm thiểu rác thải nhựa trong xây dựng và công nghiệp chế tạo.

Tiềm năng năng lượng sinh học

Gáo dừa là một nguồn năng lượng sinh học tiềm năng, có thể được đốt trực tiếp, ép viên nhiên liệu sinh khối hoặc khí hóa thành khí tổng hợp. Với giá trị nhiệt lượng khoảng 20 MJ/kg, gáo dừa tương đương than đá cấp thấp nhưng không chứa lưu huỳnh và có lượng tro thấp, giúp giảm khí thải SO₂.

Xơ dừa khi được ép thành viên cũng có thể dùng làm viên nén sinh khối (pellet), thích hợp cho hệ thống lò sưởi sinh học hoặc lò hơi công nghiệp. Việc tận dụng vỏ dừa làm nhiên liệu giúp tiết kiệm chi phí năng lượng, đồng thời góp phần vào giảm phát thải CO₂ so với nhiên liệu hóa thạch.

Nghiên cứu từ Đại học Gadjah Mada (Indonesia) cho thấy khả năng sản xuất 1 tấn than gáo dừa từ khoảng 2,5–3 tấn vỏ dừa khô, với năng suất hấp phụ tương đương các loại than thương mại nhưng chi phí thấp hơn tới 30–40%.

Ứng dụng trong hàng tiêu dùng và thủ công mỹ nghệ

Gáo dừa được tận dụng làm nguyên liệu chế tác các sản phẩm tiêu dùng: bát, muỗng, chén, ly, nắp hộp, đèn trang trí hoặc đồ trang sức. Sản phẩm có thẩm mỹ mộc mạc, gần gũi thiên nhiên và thân thiện môi trường.

Xơ dừa cũng được chế biến thành dây thừng, bàn chải, thảm sàn, túi xách hoặc đệm lót nệm ghế. Tại Ấn Độ và Sri Lanka, ngành công nghiệp thủ công xơ dừa đóng góp hàng trăm triệu USD vào GDP nhờ vào xuất khẩu các sản phẩm hoàn thiện sang châu Âu và Bắc Mỹ.

Sản phẩm từ vỏ dừa không chỉ mang tính truyền thống mà còn phù hợp với xu hướng tiêu dùng xanh, không sử dụng nhựa và thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn.

Khả năng phân hủy sinh học và môi trường

Một trong những lợi thế lớn nhất của vỏ dừa là khả năng phân hủy sinh học. Xơ dừa mất khoảng 6–10 tháng để phân hủy hoàn toàn trong điều kiện ủ nóng ẩm, trong khi gáo dừa mất đến vài năm nhưng không phát sinh hóa chất độc hại. Khi phân hủy, vỏ dừa giải phóng hợp chất humic và dưỡng chất vi lượng có lợi cho đất.

So với các vật liệu tổng hợp (nylon, sợi thủy tinh), vật liệu từ vỏ dừa không tồn tại lâu trong môi trường và không tích lũy vi nhựa, giúp bảo vệ hệ sinh thái đất và nước. Việc tận dụng phụ phẩm vỏ dừa cũng góp phần giảm lượng chất thải nông nghiệp, hạn chế ô nhiễm do đốt rơm rạ hoặc chôn lấp bừa bãi.

Ngoài ra, nhiều nghiên cứu đang phát triển chế phẩm vi sinh phân giải xơ dừa nhanh hơn, ứng dụng trong ủ compost hoặc xử lý rác hữu cơ quy mô lớn tại đô thị.

Tài liệu tham khảo

1. Thomas, S., Pothan, L.A., & Jose, J. (2016). Lignocellulose Based Biocomposites. Springer.
2. FAO. Coconut processing and value chain development. https://www.fao.org
3. ScienceDirect. Applications of coconut shell based activated carbon. https://www.sciencedirect.com
4. Satyanarayana, K.G., et al. (2007). Natural fiber–polymer composites. Composites Part A.
5. Gadjah Mada University (2021). Biochar and activated carbon from coconut waste. https://ugm.ac.id
6. World Agroforestry. Coir fiber as sustainable horticultural substrate. https://www.worldagroforestry.org