Nghiên cứu do Dương Quốc Trọng, Lưu Tùng Chi, Phạm Quỳnh Chi (THCS Lê Quý Đôn); Phạm Tấn Huy, Hoàng Quang Khải (THPT Chuyên Bắc Giang); Nguyễn Trường Sơn, Nguyễn Xuân Đức Tuệ (THPT Ngô Sĩ Liên), tỉnh Bắc Ninh thực hiện.
Tóm tắt:
Lượng rác thải hữu cơ nhà bếp ngày càng tăng, chẳng hạn như vỏ cam quýt, sả và gừng, đã đặt ra thách thức môi trường đáng kể. Đồng thời, sự phụ thuộc vào thuốc chống côn trùng hóa học làm tăng mối lo ngại về sức khỏe và sinh thái. Nghiên cứu này nhằm mục đích tận dụng chất thải nhà bếp để chiết xuất thuốc chống côn trùng tự nhiên. Các loại tinh dầu giàu limonene, citral và gingerol được chiết xuất và kết hợp thành chất nền thông qua quá trình xà phòng hóa bằng dầu ăn đã qua sử dụng và NaOH. Sản phẩm dựa trên sinh học thu được đã chứng minh hiệu quả đáng kể trong việc xua đuổi côn trùng thông thường trong nhà, đặc biệt là muỗi, kiến và gián, duy trì hiệu quả trong 3-5 giờ. Mô hình này cung cấp giải pháp thay thế thân thiện với môi trường, không tốn chi phí cho các chất xua đuổi hóa chất, thúc đẩy cuộc sống bền vững và tái chế chất thải.
Từ khóa: Chất thải nhà bếp, thuốc chống côn trùng tự nhiên, limonene, tinh dầu, xà phòng hóa.
Utilize kitchen waste to produce insect repellant solution
- Vai trò của cộng đồng trong bảo vệ di sản nghệ thuật chèo dân gian từ tư tưởng Hồ Chí Minh về sức mạnh nhân dân: Nghiên cứu trường hợp Câu lạc bộ Chèo Phương Thượng, phường Lê Hồ, tỉnh Ninh Bình
- Nhóm nghiên cứu tìm dấu tích mộ nữ sĩ Hồ Xuân Hương làm việc với Sở Văn hoá Thể thao và Du lịch Đà Nẵng (Bài 1)
Abstract:
Abstract (English): The increasing amount of organic kitchen waste, such as citrus peels, lemongrass, and ginger, poses a significant environmental challenge. Concurrently, the reliance on chemical insect repellents raises health and ecological concerns. This study aims to utilize kitchen waste to extract natural insect repellents. Essential oils rich in limonene, citral, and gingerol were extracted and incorporated into a base via saponification using used cooking oil and NaOH. The resulting bio-based product demonstrated significant efficacy in repelling common household insects, particularly mosquitoes, ants, and cockroaches, maintaining its effect for 3-5 hours. This model offers an eco-friendly, zero-cost alternative to chemical repellents, promoting sustainable living and waste recycling
Keywords: Kitchen waste, natural insect repellent, limonene, essential oils, saponification.
1. Đặt vấn đề
Trong đời sống hiện đại, lượng rác thải hữu cơ từ nhà bếp như vỏ trái cây, vỏ sả, gừng… ngày càng gia tăng. Phần lớn các loại phế phẩm này chưa được tận dụng hiệu quả, gây lãng phí tài nguyên và góp phần làm gia tăng áp lực lên môi trường. Tuy nhiên, các nguồn nguyên liệu này lại chứa nhiều hợp chất sinh học có giá trị cao nếu được khai thác đúng cách.
Song song với đó, nhu cầu kiểm soát côn trùng trong sinh hoạt hằng ngày đang phụ thuộc rất nhiều vào các sản phẩm hóa học công nghiệp. Mặc dù mang lại hiệu quả diệt trừ nhanh chóng, các loại thuốc xịt côn trùng này tiềm ẩn nhiều nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đặc biệt là trẻ nhỏ, đồng thời gây ô nhiễm không khí và môi trường sống. Việc tiếp xúc lâu dài có thể dẫn đến các hệ lụy về đường hô hấp và kích ứng da.
Dựa trên đặc tính sinh học của các nguyên liệu tự nhiên, các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra vỏ cam, chanh, bưởi chứa lượng lớn tinh dầu giàu limonene – một hợp chất có khả năng gây ức chế hệ thần kinh của côn trùng [1]. Tương tự, sả chứa citral có khả năng ức chế thụ thể khứu giác của côn trùng [2]. Từ thực tiễn đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm mục tiêu tận dụng triệt để phế phẩm nhà bếp để điều chế dung dịch xua đuổi côn trùng an toàn, thân thiện với môi trường, góp phần giảm thiểu rác thải theo định hướng phát triển bền vững [3].
2. Phương pháp nghiên cứu
+ Nguyên liệu:
-200g vỏ cam, chanh hoặc bưởi (đóng vai trò nguồn tinh dầu thiên nhiên chính).
- 50g sả và 50g gừng (giúp tăng hiệu quả kháng khuẩn và tạo mùi đặc trưng).
-200–300ml dầu ăn đã qua sử dụng (được lọc sạch cặn).
Hóa chất sử dụng cho quá trình xà phòng hóa là dung dịch NaOH nồng độ tiêu chuẩn, cùng với 300–500ml nước sạch làm dung môi.
Các dụng cụ thí nghiệm cơ bản gồm: nồi đun thủy tinh, cốc chịu nhiệt, đũa khuấy và khuôn chứa + Quy trình thực hiện phải ứng và điều chế:
Quá trình tạo ra dung dịch xua đuổi côn trùng được tiến hành thông qua các giai đoạn phối hợp chiết xuất và xà phòng hóa:
Giai đoạn 1: Chiết xuất tinh dầu tự nhiên. Nguyên liệu vỏ cam/chanh/bưởi, sả và gừng được làm sạch, băm nhỏ nhằm tăng diện tích tiếp xúc. Hỗn hợp được đun sôi với nước sạch trong khoảng 20–30 phút để lôi cuốn và chiết tách các hợp chất tinh dầu (limonene, citral, geraniol) vào pha nước.
Giai đoạn 2: Chuẩn bị xúc tác kiềm. NaOH được cân đo theo tỷ lệ thích hợp và hòa tan từ từ vào nước cất, khuấy đều liên tục cho đến khi tan hoàn toàn, tạo dung dịch kiềm để chuẩn bị cho bước thủy phân lipit.
Giai đoạn 3: Phản ứng xà phòng hóa. Dầu ăn phế thải sau khi được lọc sạch cặn rắn được đun ấm. Dung dịch NaOH được nhỏ giọt từ từ vào dầu ăn dưới chế độ khuấy trộn đều liên tục. Phản ứng xà phòng hóa (thủy phân chất béo trong môi trường kiềm) diễn ra tạo thành một hỗn hợp đặc sệt dạng nhũ tương.
Giai đoạn 4: Phối trộn và hoàn thiện. Dung dịch chứa tinh dầu ở Giai đoạn 1 được bổ sung từ từ vào hỗn hợp xà phòng hóa ở Giai đoạn 3. Quá trình khuấy đồng nhất được duy trì để tinh dầu phân tán đều vào hệ nền. Hỗn hợp đạt độ sệt tiêu chuẩn được rót vào khuôn hoặc hũ chứa, để nguội và ổn định ở nhiệt độ phòng. Sản phẩm thu được có dạng gel hoặc sáp mềm, dễ dàng bay hơi khuếch tán tinh dầu vào không khí.
3. Kết quả và thảo luận kết quả nghiên cứu
3.1. Kết quả
3.1.1. Đặc trưng và cơ chế sinh học của sản phẩm
Không giống như các biện pháp dân gian sử dụng nguyên liệu đơn lẻ, sản phẩm thu được dựa trên nguyên lý phối hợp đa hoạt chất tự nhiên để tạo hiệu ứng cộng hưởng. Trong đó, Limonene (từ vỏ cam, bưởi) làm rối loạn hệ thần kinh côn trùng [1]; Citral và Geraniol (từ sả) phá vỡ khả năng định hướng, đặc biệt đối với muỗi [2]; Gingerol và Zingiberene (từ gừng) tạo tính cay ấm gây kích ứng hệ khứu giác nhạy cảm của côn trùng.
Khi các thành phần này được ổn định trong một hệ nền sáp/gel (từ quá trình xà phòng hóa), tốc độ bay hơi của tinh dầu được kiểm soát. Điều này không chỉ giúp gia tăng phổ tác dụng trên nhiều loại côn trùng mà còn kéo dài thời gian khuếch tán mùi hương, tạo thành một hàng rào sinh học bảo vệ không gian sống mà không cần đến các hóa chất tổng hợp độc hại
3.1.2. Đánh giá hiệu quả xua đuổi côn trùng thực tế
Sản phẩm được đưa vào khảo sát thực nghiệm trong điều kiện không gian phòng kín sinh hoạt tiêu chuẩn (diện tích từ 10–15 m²). Kết quả quan sát cho thấy mật độ muỗi giảm thiểu rõ rệt sau khoảng thời gian từ 20–30 phút kể từ khi dung dịch được mở nắp hoặc phát tán mùi hương trong phòng. Đối với các loài côn trùng bò như kiến và gián, xu hướng di chuyển khỏi khu vực phát tán mùi được ghi nhận rõ rệt, và chúng không quay trở lại trong thời gian từ 3 đến 5 giờ. Kết quả này khẳng định độ lưu hương và khả năng duy trì hoạt lực của hỗn hợp chiết xuất hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu sinh hoạt thực tế.
3.1.3. Đánh giá tính mới, ý nghĩa môi trường và kinh tế
Điểm đột phá của nghiên cứu nằm ở tư duy chuyển đổi từ việc xử lý rác thải sang tái tạo tài nguyên, tận dụng hàm lượng hoạt chất sinh học cao bên trong vỏ thực vật sinh hoạt. Quá trình này góp phần giảm tải áp lực rác thải hữu cơ, hạn chế sự sinh sôi của vi khuẩn từ quá trình phân hủy rác hằng ngày.
Về khía cạnh sức khỏe, sản phẩm cung cấp một giải pháp thay thế hiệu quả cho các hóa chất diệt côn trùng thương mại. Do không chứa thành phần hóa học độc hại hay chất bảo quản phụ gia, không khí sau khi khuếch tán sản phẩm đảm bảo an toàn đối với hệ hô hấp của người sử dụng. Đồng thời, việc tận dụng nguồn nguyên liệu phế thải (vỏ trái cây, dầu ăn thừa) tối ưu hóa chi phí sản xuất về mức tối thiểu [3], mang lại tiềm năng ứng dụng và nhân rộng cao tại các hộ gia đình và cộng đồng.
Khi các thành phần này được ổn định trong một hệ nền sáp/gel (từ quá trình xà phòng hóa), tốc độ bay hơi của tinh dầu được kiểm soát. Điều này không chỉ giúp gia tăng phổ tác dụng trên nhiều loại côn trùng mà còn kéo dài thời gian khuếch tán mùi hương, tạo thành một hàng rào sinh học bảo vệ không gian sống mà không cần đến các hóa chất tổng hợp độc hại.
4. Kết luận
Nghiên cứu đã thực hiện thành công việc tận dụng phế phẩm nhà bếp (vỏ trái cây, sả, gừng, dầu ăn qua sử dụng) để tổng hợp nên dung dịch xua đuổi côn trùng nguồn gốc sinh học. Thông qua quy trình chiết xuất tinh dầu kết hợp với phản ứng xà phòng hóa, sản phẩm thu được có dạng gel/sáp mang lại hiệu quả xua đuổi muỗi, kiến và gián vượt trội. Sản phẩm duy trì được hoạt tính trong thời gian từ 3–5 giờ ở không gian kín 10–15 m², đồng thời đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người và thân thiện với môi trường. Đây là một định hướng phát triển đầy triển vọng trong việc tạo ra chuỗi giá trị tuần hoàn từ rác thải sinh hoạt thành các sản phẩm tiêu dùng xanh hữu ích.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Showler, A. T., Harlien, J. L., & Perez de Leon, A. A. (2019). "Effects of Laboratory-Grade Limonene and a Commercial Limonene-Based Insecticide on Tick and Mosquito Survival," Journal of Medical Entomology, 56(4), 1064-1069.
[2] Baldacchino, F., Tramut, C., Salem, A., Liénard, E., Delétré, E., Franc, M., & Duvallet, G. (2013). "The repellency of lemongrass oil against stable flies, tested using video tracking," Parasite, 20(21).
[3] Alwan, M. H. (2026). "Recycling Used Cooking Oil into High-Quality Liquid Soap: An Optimized Sequential Green Pretreatment Protocol," Central Asian Journal of Medical and Natural Science, 7(2), 396–401.
