Sáng kiến sản xuất axit formic từ CO₂ sinh khối phân bò tại Hokkaido – Hướng tới hệ thống phát thải âm trong ngành chăn nuôi
Ngày 27 tháng 7 năm 2026
Annie Nguyễn
Tại thị trấn Shikaoi, Hokkaido, Nhật Bản – một trong những vùng sản xuất sữa trọng điểm của đất nước – một dự án đầy tham vọng đang được triển khai nhằm biến chất thải chăn nuôi thành nguồn tài nguyên quý giá, góp phần hiện thực hóa mục tiêu phát thải ròng bằng 0.
Từ phân bò đến axit formic – Mô hình kinh tế tuần hoàn khép kín
Sáng kiến do Tập đoàn Nitto Denko và Air Water Inc. phối hợp thực hiện, với mục tiêu sản xuất axit formic (HCOOH) – một chất phụ gia dùng trong sản xuất cỏ ủ chua (silage) làm thức ăn cho bò sữa – từ CO₂ có nguồn gốc từ sinh khối phân chăn nuôi.
Quy trình vận hành như sau: Tại Trang trại Hydro Shikaoi (thuộc Air Water), khí sinh học từ phân bò được chuyển hóa thành hydro, đồng thời thu giữ CO₂ – sản phẩm phụ của quá trình sản xuất hydro. CO₂ và hydro này sau đó được dẫn đến nhà máy trình diễn liền kề, nơi Nitto Denko áp dụng công nghệ chuyển hóa hóa học CO₂ độc quyền để sản xuất axit formic.
Đột phá công nghệ từ hợp tác học thuật - công nghiệp
Cốt lõi công nghệ của dự án là quá trình hydro hóa bicarbonate thành formate trong bình phản ứng khuấy liên tục (CSTR) ở áp suất cao. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí JACS Au là kết quả hợp tác giữa nhóm nghiên cứu của Giáo sư Atsushi Urakawa tại Đại học Công nghệ Delft (TU Delft, Hà Lan) và Tập đoàn Nitto Denko.
Điểm đột phá của nghiên cứu nằm ở việc chuyển đổi quy trình từ mẻ (batch) sang liên tục (continuous) trong CSTR, vượt qua các rào cản nhiệt động lực học vốn là thách thức lớn đối với sản xuất liên tục hóa chất này. Bằng cách trực quan hóa và tối ưu hóa quá trình trộn trong buồng phản ứng, cùng với việc phát triển mô hình động học có thể dự đoán chính xác mối quan hệ giữa thời gian lưu và hiệu suất, nhóm nghiên cứu đã đạt được hiệu suất formate cao.
Về phía Nitto Denko, công ty đã phát triển chất xúc tác có hoạt tính cao, đạt hiệu suất sản xuất axit formic đẳng cấp thế giới, đồng thời áp dụng phương pháp sản xuất giúp dễ dàng tách chất xúc tác và axit formic sau phản ứng, cho phép tái sử dụng chất xúc tác và giảm đáng kể chi phí sản xuất.
Mục tiêu và tác động môi trường
Nhà máy trình diễn dự kiến bắt đầu hoạt động từ tháng 4 năm 2024, với mục tiêu sản xuất 10 tấn axit formic mỗi năm vào năm 2025. Axit formic sản xuất ra sẽ được sử dụng làm chất phụ gia cho cỏ ủ chua trong các trang trại bò sữa tại địa phương, tạo ra một vòng tuần hoàn carbon khép kín trong khu vực.
Điểm đặc biệt của dự án là tính chất "carbon âm" (carbon-negative): CO₂ được sử dụng để sản xuất axit formic có nguồn gốc từ sinh khối (phân bò), vốn được coi là trung tính carbon vì cỏ – thức ăn của bò – đã hấp thụ CO₂ từ khí quyển. Bằng cách thu giữ và chuyển hóa CO₂ này thành sản phẩm có giá trị, dự án góp phần loại bỏ CO₂ khỏi khí quyển, tạo ra hiệu ứng phát thải âm.
Ý nghĩa chiến lược và bài học cho Việt Nam
Dự án tại Shikaoi là một mô hình tiêu biểu cho kinh tế tuần hoàn trong ngành chăn nuôi, nơi chất thải được chuyển hóa thành năng lượng và sản phẩm có giá trị, vừa giải quyết vấn đề môi trường, vừa tạo ra giá trị kinh tế. Sự hợp tác chặt chẽ giữa doanh nghiệp (Nitto Denko, Air Water), học thuật (TU Delft) và chính quyền địa phương đã tạo nên thành công của dự án.
Đối với Việt Nam – một quốc gia có ngành chăn nuôi lớn với hàng triệu tấn chất thải mỗi năm – mô hình này mở ra một hướng đi đầy triển vọng. Thay vì xử lý chất thải chăn nuôi như một gánh nặng, việc ứng dụng công nghệ chuyển hóa CO₂ thành axit formic (và các sản phẩm có giá trị khác) có thể vừa giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, vừa tạo ra nguồn thu nhập mới cho người nông dân, đồng thời đóng góp vào mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính của đất nước.
