Một giải pháp công nghệ mới đã giúp tận dụng nguồn tre rất phong phú ở Việt Nam để tạo vật liệu mới, từ đó đưa ra một lối thoát – giảm phụ thuộc vào khai thác rừng trong bối cảnh gỗ dần cạn kiệt.
Lần đầu tiên tại Việt Nam, các nhà nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng (FIRI), trường Đại học Lâm nghiệp và Công ty cổ phần BWG Mai Châu đã hợp tác chế tạo thành công vật liệu tre ép khối, mở ra lựa chọn thay thế cho các sản phẩm gỗ đang dần bị khai thác cạn kiệt và các vật liệu tre ép khối nhập khẩu từ Trung Quốc.
Nhu cầu khổng lồ trên thế giới
Tre ép khối, tên thương mại là Pressed Bamboo Blocks (PBB) hay Strand Woven Bamboo (SWB), là một loại composite đặc biệt của tre, được tạo ra từ các nan tre và một số loại chất kết dính (keo) chuyên dùng, tạo ra sản phẩm có tính chất cơ học tương đương gỗ.
Nhu cầu về tre ép khối đang tăng, đặc biệt ở các thị trường phát triển như châu Âu và Bắc Mỹ, để làm các sản phẩm từ ván xây dựng, ván sàn cho đến các loại khung cửa, cầu thang, sản phẩm nội thất và đồ gia dụng. Thêm vào đó, áp lực gia tăng từ các chính sách bảo vệ rừng, chống biến đổi khí hậu trên thế giới đã khiến nguồn nguyên liệu gỗ tự nhiên ngày càng thu hẹp. Một bộ phận người tiêu dùng và các doanh nghiệp đang có xu hướng thay đổi nhận thức rõ rệt về việc ủng hộ các sản phẩm thân thiện với môi trường, sử dụng nguyên liệu có khả năng tái tạo. Do vậy sản phẩm tre – đặc biệt là tre ép khối – trở thành đối tượng thay thế ưu việt với thị trường ngày càng tăng.
Hiện nay, Trung Quốc gần như là nhà sản xuất tre ép khối thương mại duy nhất. Nhiều doanh nghiệp từ quốc gia này phải vật lộn để theo kịp với tốc độ tiêu thụ toàn cầu và đang ra sức tìm kiếm các thỏa thuận mua tre từ những quốc gia láng giềng nhằm tăng công suất.
Trong khi đó, Việt Nam nằm trong vùng trung tâm phân bố tre của thế giới, sở hữu 121 loài tre trúc nhưng cho đến nay, cơ cấu giá trị ngành chế biến mây tre là 95% từ nhóm hàng truyền thống (măng tre thực phẩm, đồ thủ công mĩ nghệ, mành, chiếu, đũa, giấy…) và 5% từ nhóm hàng mới, quy mô công nghiệp (tre ép ván làm đồ nội thất hoặc phục vụ xây dựng, than tre hoạt tính, sợi từ tre…). Với đòi hỏi của thị trường, đến năm 2020 và 2030, cơ cấu này nên đạt tỷ lệ 30:70. Phát triển các sản phẩm tre ép khối thay thế gỗ có thể coi là một hướng đi tiềm năng cho Việt Nam.
Tuy nhiên, Việt Nam đã từng một lần thử hướng đi với sản phẩm này nhưng vấp phải thất bại.
Từng “thoái trào” do thiếu nghiên cứu
Về nguyên tắc, tre ép khối được làm bằng cách loại bỏ lớp vỏ xanh, bụng trắng của cây tre, sau đó cán dập và xử lý nhiệt nhằm loại bỏ các chất có thể gây nấm mốc cho sản phẩm khi sử dụng sau này. Tiếp đó nan được sấy khô, ngâm bằng dung dịch keo và ép dưới áp suất cực lớn làm biến dạng cấu trúc của nguyên liệu thành các khối sản phẩm giống gỗ nhưng với giá thành thấp hơn, và có thể sử dụng làm ván sàn, khung cửa, cầu thang cũng như các sản phẩm thay gỗ khác. Sản phẩm tre ép khối được giới thiệu vào Việt Nam từ năm 2005 thông qua chương trình Mekong Tre của tổ chức Prosperity Initiative (UK) và sau đó một số công ty trong nước cũng có kế hoạch đầu tư vào sản xuất. Nhưng rốt cuộc, chính một số hạn chế về chất lượng và sự không ổn định về thành phẩm, cũng như việc người tiêu dùng Việt Nam có ít ứng dụng (so với sản phẩm truyền thống gỗ) mà việc phát triển tre ép khối trong nước bị thoái trào.
Vấn đề nghiên cứu để đảm bảo chất lượng sản phẩm tre ép khối chưa được thực hiện đến đầu đến cuối. Trong nước, còn duy nhất một nhà máy đang có dây chuyền thiết bị sản xuất sản phẩm tre ép khối là Công ty cổ phần BWG Mai Châu (Hòa Bình), nhưng theo đánh giá của các chuyên gia từ Viện Nghiên cứu Công nghiệp Rừng (FIRI) hồi đầu năm 2017, chất lượng sản phẩm ở đây chưa tốt, còn bị nứt đầu hoặc nứt ngầm trong khối tre khi lưu kho và ngay sau khi sấy nhiệt độ cao để đóng rắn keo thành khối, do vậy tỷ lệ sử dụng được của khối tre còn thấp, nhất là khi phải xẻ ra cho các sản phẩm kích cỡ nhỏ hơn như ván sàn, khung xương đồ mộc… Tại thời điểm đó, Việt Nam chưa có các nghiên cứu bài bản và hoàn chỉnh về toàn bộ quá trình công nghệ sản xuất tre ép khối từ nguồn nguyên liệu Việt Nam, trong khi nguyên liệu đầu vào có ý nghĩa quyết định đến chất lượng sản phẩm đầu ra.
Trên thế giới, nghiên cứu về sản phẩm tre ép khối mới được bắt đầu từ cuối những năm 1980 và Trung Quốc là quốc gia tiên phong nghiên cứu (hiện nay ước tính họ có có ít nhất 80 dây chuyền sản xuất ép tre với tổng sản lượng đạt trên 300,000 m3/năm) tuy nhiên, công nghệ của họ không được chuyển giao và sử dụng rộng rãi ở các quốc gia khác. Mặt khác, công nghệ, quy trình sản xuất tre ép khối của “ông trùm” Trung Quốc cũng thường được áp dụng cho nguyên liệu phổ biến ở nước này là tre Moso (phyllostachys pubescens) - có một vài đặc tính tương tự trúc sào Việt Nam nhưng lại hoàn toàn không giống với Luồng (Dendrocalamus barbatus) và các loài tre khác nước ta. Do đầu vào khác nhau, không thể đem các thông số kĩ thuật của từng công đoạn chế biến tại Trung Quốc áp dụng vào Việt Nam.
Không đơn giản cứ có máy là có sản phẩm
Nhiều công ty từng “nghĩ đơn giản” là nhập máy móc Trung Quốc là sẽ có sản phẩm tre ép khối. Tuy nhiên, “thực ra từ khâu sấy, nhúng keo, ép đều cần kiểm soát rất kĩ càng bởi đặc tính khác nhau của vật liệu”, TS. Nguyễn Quang Trung, Viện trưởng Viện Nghiên cứu Công nghiệp Rừng chia sẻ. “Do vậy, cần có nghiên cứu để có giải pháp phù hợp với nguồn nguyên liệu trong nước và nhu cầu doanh nghiệp.”
Trong vòng hơn hai năm (2017 – 2019), hàng chục nhà nghiên cứu, cán bộ và nhân viên của Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng, trường Đại học Lâm nghiệp, Sở Khoa học và Công nghệ Lai Châu và Công ty cổ phần BWG Mai Châu đã phối hợp cùng thực hiện một đề tài toàn diện chưa từng có với tên gọi “Nghiên cứu công nghệ sản xuất tre ép khối làm vật liệu xây dựng và nội thất tại vùng Tây Bắc”. Đề tài nghiên cứu thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2013- 2018 phục vụ sự phát triển bền vững vùng Tây Bắc do TS. Nguyễn Quang Trung chủ nhiệm.
Công trình này gồm ba nội dung chính xoay quanh việc làm thế nào để tạo ra tre ép khối Việt Nam thành công, bao gồm Khảo sát nguồn nguyên liệu và đặc tính chủ yếu của một số loài tre có thể sản xuất tre ép khối; Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu, xử lý keo, và xây dựng thông số công nghệ cho quy trình sản xuất tre của Việt Nam và xây một nhà sàn nhằm kiểm nghiệm chất lượng thực tế.
Việc nghiên cứu các loại tre và keo phù hợp không phải là điều quá khó đối với nhóm nghiên cứu, bởi Viện Nghiên cứu Công nghiệp Rừng và trường Đại học Lâm nghiệp đã có nhiều năm trong lĩnh vực này. Ban đầu, họ nhắm đến các loại tre phổ biến như luồng, vầu, ngọt… và đi đến kết luận rằng cây tre luồng được khai thác ở 3-5 tuổi và keo Phenol Formaldehyde (PF) là phù hợp nhất để sản xuất. Tuy nhiên, thách thức chính đến từ những tháng làm việc miệt mài tại nhà máy BWG ở Mai Châu.
“Nhà máy đã có quy trình của họ, nhưng chúng tôi phát hiện ra rằng chính công đoạn sấy không phù hợp khiến sản phẩm bị lỗi”, TS. Trung cho biết đề tài đã hỗ trợ đầu tư một lò sấy từ Trung Quốc về để đóng rắn keo thay thế thiết bị hiện tại trên dây chuyền cũ của nhà máy. Ông đã lặn lội sang Trung Quốc, tham quan một số cơ sở sản xuất tại Chiết Giang, tìm hiểu các loại lò sấy và công nghệ cụ thể.
Trước đó, nhóm đã nghĩ đến việc sử dụng máy móc trong nước nhưng Việt Nam... chưa có loại máy tương tự. Khi tìm đến Viện Nghiên cứu Thiết kế Chế tạo Máy nông nghiệp (RIAM) để đặt thiết kế, do lần đầu chế tạo nên hai bên đều cho rằng để tạo ra được lò sấy như yêu cầu sẽ rất rủi ro, tiêu tốn nhiều thời gian và giá thành cao hơn mức cho phép của đề tài. “Nhưng khi đã có lò hoạt động và làm ra được tre ép khối thành công, tôi tin RIAM hoàn toàn có khả năng làm được các thiết bị có tính năng tương tự để nội địa hóa quy trình”, TS. Trung cho biết.
Các nhà nghiên cứu đã phải thực hiện nhiều lần ở phòng thí nghiệm trước khi đi đến nhà máy. Vì cần lực ép rất lớn mà hầu như không doanh nghiệp hay phòng thí nghiệm nào có được, họ đã tự làm khuôn, đem đến trường ĐH Bách khoa để dùng máy ép áp lực lớn tạo ra vật mẫu. Tuy vậy, câu chuyện từ phòng thí nghiệm đến sản xuất dây chuyền lại đòi hỏi nhiều biến số cần kiểm soát hơn.
Công ty cổ phần BWG Mai Châu chỉ mới thành lập từ năm 2014 nhưng đang là nhà máy sản xuất tre công nghiệp lớn nhất Việt Nam có tiêu chuẩn quốc tế, công suất tre ép công nghiệp đạt 100,000 m3/năm và tre ép tấm nội thất đạt 20,000 m3/năm, chủ yếu để xuất khẩu sang các thị trường châu Âu và Bắc Mỹ. Tuy nhiên, tre ép khối chưa phải là dòng hàng chủ lực công ty quan tâm, nên không có nhiều sự hợp tác về phát triển sản phẩm giữa hai bên. “Chúng tôi dùng máy móc, thiết bị và hỗ trợ công nhân từ họ, như vậy cũng khá thuận lợi rồi. Mặc dù đôi lúc cần thì họ bận việc sản xuất khác nên phải chờ đợi, do vậy thời gian nghiên cứu bị kéo dài hơn dự kiến”, TS. Trung chia sẻ.
Việc chuyển giao bí quyết (know-how) diễn ra chủ yếu thông qua buổi một số tập huấn lý thuyết và cho công nhân thực hành trên thiết bị, đồng thời có tài liệu quy trình dễ hiểu để lại. TS.Trung lưu ý các khâu đều có những thông số chặt chẽ phải tuân thủ, ví dụ xử lý nhiệt đạt 140oC trong 3h; ngâm keo cần đủ thời gian, tỷ lệ; khi ép nguội phải đạt đến mức 80Mpa hoặc sấy khuôn theo dây chuyền phải đảm bảo mức nhiệt thay đổi theo đoạn. Ông cho rằng nếu công ty kiểm soát tốt quy trình thì sẽ rất nhanh mở rộng quy mô sản xuất mặt hàng tiềm năng này.
Sản phẩm tạo ra từ đề tài là các vật liệu tre ép khối kích cỡ 3000mm x 110 mm x 170 mmm, có tính chất cơ lý tương đương với gỗ tự nhiên nhóm III dùng trong xây dựng và giao thông vận tải, đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn TCVN 1072:1971. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng những khối tre ép thu được để xây nhà sàn truyền thống diện tích 80m2 tại Mai Châu, có chất lượng tương đương nhà sàn làm từ các loại gỗ tự nhiên nhóm III (như Bằng lăng, Chò chỉ, Giáng hương, Trường mật, Vên vên…). Một mô hình ứng dụng công nghệ sản xuất tre ép khối, công suất 1500 m3/năm đã được lai tạo ra và hiện đang trong quá trình đăng kí sở hữu trí tuệ, dự kiến được chuyển giao lại cho Công ty cổ phần BWG Mai Châu. Ngoài ra còn có hai bài báo khoa học trong nước và một bài báo quốc tế trong danh mục ISI uy tín.
“Đề tài này không chỉ dừng ở quy mô phòng thí nghiệm mà đã đi đến bước tạo được thành phẩm cuối cùng tại nhà máy, có thể sớm thương mại hóa”, TS. Nguyễn Thị Phượng, thành viên của nhóm nghiên cứu, làm việc tại Viện Nghiên cứu Công nghiệp Rừng, cho biết. Mặc dù đây là loại vật liệu mới nên có thể người tiêu dùng cá nhân chưa biết, nhưng một số doanh nghiệp ngành tre và vật liệu xây dựng trong nước đã nghe đến và nóng lòng gõ cửa “hỏi thăm”.
“Họ kì vọng nhờ đó có thể giảm được việc nhập khẩu tre ép khối. Mặc dù hiện tại giá thành sản xuất tre ép khối của chúng tôi hơi cao vì là sản phẩm thử nghiệm chỉ sản xuất rất ít, nhưng trong điều kiện đề tài, nó đã đạt mục tiêu có chất lượng cạnh tranh được với hàng hóa Trung Quốc, điều mà trước đây chúng ta chưa làm được ”, TS. Phượng nhận xét.