Học sinh Trường THPT Việt Đức làm sạch nước thải từ pin cũ

Tại cuộc thi Khoa học Kỹ thuật Quốc tế (ISEF) năm 2025, hai gương mặt trẻ tài năng đến từ trường THPT Việt Đức, Hà Nội là Đỗ Hà Phương (lớp 12) và Nguyễn Đức Thái (lớp 10) đã xuất sắc mang về giải Nhì danh giá ở lĩnh vực Hóa học.

Dự án của các em về việc tái sử dụng Lithium từ pin thải để xử lý nước nhuộm màu không chỉ gây ấn tượng mạnh với hội đồng giám khảo mà còn là một trong hai giải Nhì cao nhất của đoàn Việt Nam năm nay.

Lithium và Vanadium "song kiếm hợp bích" làm sạch nước

"Khi tên chúng em được xướng lên, em đã nhảy bật khỏi ghế vì sung sướng tột độ. Thái thì điềm tĩnh hơn em một chút, nhưng cả hai đều tràn ngập niềm hạnh phúc với thành tích vượt ngoài mong đợi này," Hà Phương hồi tưởng lại khoảnh khắc đáng nhớ.

Hà Phương và Đức Thái quen biết nhau qua các hoạt động ngoại khóa về STEM sôi nổi tại trường Việt Đức. Ý tưởng về một dự án nghiên cứu khoa học nảy nở vào mùa hè năm ngoái, khi các em cùng nhau trăn trở về một câu hỏi tưởng chừng đơn giản: liệu pin thải có thể được tái chế?

Qua quá trình tìm hiểu sâu rộng, Phương và Thái phát hiện ra rằng Lithium là thành phần quan trọng dùng để lưu trữ và truyền tải năng lượng có thể được thu hồi từ cực dương của pin đã qua sử dụng. Vấn đề đặt ra là, Lithium sau khi thu hồi sẽ được dùng vào mục đích gì?

Hà Phương và Đức Thái sau khi giành giải nhì ISEF 2025 (Ảnh nhân vật cung cấp)

Phương chia sẻ rằng thông thường, Lithium được tái chế để sản xuất pin mới. Tuy nhiên, điều kiện cơ sở vật chất tại trường THPT cùng với kiến thức và khả năng của các em chưa cho phép thực hiện quy trình phức tạp này. Để tìm ra một hướng đi phù hợp, cả hai đã miệt mài đọc rất nhiều tài liệu khoa học nước ngoài.

Từ những thông tin chắt lọc được và kiến thức Hóa học trên lớp, Phương và Thái biết đến khả năng xúc tác và xử lý chất màu Methylene Blue của Vanadium (một khoáng chất). Một tia sáng lóe lên: liệu Lithium và Vanadium có thể kết hợp để xử lý Methylene Blue ngay ở nhiệt độ phòng (25 độ C)? Từ đó, các em bắt tay vào tìm cách tổng hợp hai chất này.

Bước đầu tiên là công đoạn cạo lấy Lithium từ pin thải. Đây là một quá trình đòi hỏi sự cẩn trọng tuyệt đối: các em phải đeo găng tay, kính bảo hộ và thực hiện trên bề mặt an toàn với lửa để ngăn Lithium phản ứng với độ ẩm và tự bốc cháy. Sau khi trải qua phản ứng khử để thu hồi Lithium tinh khiết, hai học sinh trộn nó với Vanadium, tạo thành vật liệu Li3V6O16 (LVO) chuyên dùng để khử màu nước nhuộm.

Hơn ba tháng trời miệt mài, Phương và Thái mới thực hiện được thí nghiệm đầu tiên. Kết quả thật bất ngờ: chỉ sau khoảng 15 phút, nước nhuộm đã giảm màu đáng kể. Nhận thấy khả năng xử lý màu vượt trội của sự kết hợp giữa Lithium và Vanadium, hai học sinh nhanh chóng tổng hợp kết quả nghiên cứu và tự tin đề xuất thầy cô cho tham gia cuộc thi khoa học kỹ thuật.

Hành trình chinh phục đỉnh cao khoa học

Từ đây, dự án của Hà Phương và Đức Thái bắt đầu hành trình chinh phục các vòng thi cam go: từ cấp cụm, thành phố, quốc gia, và cuối cùng là quốc tế. Chỉ những dự án giành giải Nhất ở mỗi vòng mới có quyền đi tiếp. Phương thừa nhận rằng bản thân lo lắng và hồi hộp nhất là ở vòng cụm, bởi đây là lần đầu tiên các em tham gia một sân chơi lớn như vậy.

Nhưng những kết quả tích cực đã tiếp thêm sự tự tin. Phương và Thái không ngừng mở rộng và phát triển nghiên cứu. Từ việc chỉ xử lý một mẫu nước nhuộm được pha chế trong phòng thí nghiệm, các em đã trực tiếp đi thực địa, lấy mẫu nước thải thực tế từ làng Lụa Vạn Phúc, Hà Nội. Điều đáng mừng là kết quả thí nghiệm vẫn cho thấy hiệu quả vượt trội, đạt 87% về hiệu suất xử lý màu.

Vòng thi thế giới diễn ra trong suốt một tuần, từ ngày 10-16/5. Mỗi dự án được bố trí một gian hàng riêng để trưng bày poster và sản phẩm. Các giám khảo sẽ ghé thăm, tìm hiểu và đặt câu hỏi. Phương kể rằng gian hàng của các em đã đón hơn 10 giám khảo. Ngoài những câu hỏi về cơ chế hoạt động hay điểm đặc biệt của nghiên cứu, có một câu hỏi khiến hai em bất ngờ nhất: "Liệu việc làm sạch nước bằng hóa chất có ảnh hưởng đến những sinh vật sống dưới nước hay không?"

"Đây không chỉ là một câu hỏi mà còn là một gợi ý quý giá để bọn em phát triển hướng nghiên cứu mới trong tương lai," Phương chia sẻ đầy hào hứng.

Hà Phương và Đức Thái tại phòng thí nghiệm

Cả Phương và Thái đều đồng tình rằng khó khăn lớn nhất trong quá trình nghiên cứu là việc tìm kiếm tài liệu. Thái cho biết: "Có rất ít bài báo khoa học viết về chất LVO trong ứng dụng xử lý nước nhuộm, mà lại toàn bằng tiếng Anh, nên chúng em phải tra cứu và tìm rất nhiều."

Bên cạnh đó, vì trường không đủ thiết bị, hai học sinh đã phải mượn phòng thí nghiệm của Đại học Khoa học Tự nhiên và nhờ trường hỗ trợ chạy kết quả của một số phản ứng cần máy móc phức tạp, như máy đo cấu trúc bề mặt vật liệu hay máy XRD xác định phổ tinh thể.

Tuy nhiên, chính trong quá trình vượt qua những khó khăn đó, Phương và Thái đã nhận ra giá trị to lớn của kiến thức nền tảng. Các em đã ứng dụng được nhiều kiến thức Hóa học trong chương trình học, như cơ chế phản ứng oxy hóa khử hay độ pH của chất, đều thuộc chương trình lớp 10, 11. Hai học sinh nhìn nhận rằng, về bản chất, các dự án hay nghiên cứu khoa học đều được xây dựng từ những kiến thức cơ bản. Vì vậy, việc nắm chắc kiến thức sách giáo khoa là vô cùng quan trọng để có thể áp dụng vào thực tế.

Cô Bùi Thanh Huyền, Phó Hiệu trưởng Trường THPT Việt Đức, đồng thời là người hướng dẫn trực tiếp cho Hà Phương và Đức Thái đánh giá rất cao đề tài của các em. Cô cho rằng dự án không chỉ vừa tầm kiến thức mà còn liên quan chặt chẽ đến chương trình học và gắn liền với thực tiễn cuộc sống.

Cô Huyền đặc biệt ấn tượng với thái độ nghiêm túc, sự cầu thị, khả năng lắng nghe, chủ động trong công việc, cũng như sự nhanh nhạy trong ứng biến, phân tích và đánh giá của hai học sinh.

"Tôi hỗ trợ các em bằng cách gợi ý hướng tiếp cận, phân tích tính khả thi của các phương pháp, định hướng tư duy phản biện và cách đặt vấn đề đúng đắn, để các em không chỉ làm mà còn hiểu sâu sắc lý do cần làm như vậy. Đây là quá trình làm việc hai chiều. Tôi không chỉ hướng dẫn mà còn học được rất nhiều từ sự sáng tạo và nỗ lực phi thường của các em", cô Huyền chia sẻ.

Với giải Nhì khoa học kỹ thuật quốc tế danh giá này, Hà Phương và Đức Thái sẽ được tuyển thẳng vào đại học - một phần thưởng xứng đáng cho những nỗ lực không ngừng nghỉ. Cả hai cho biết sẽ tiếp tục phát triển và mở rộng nghiên cứu, với mục tiêu cải thiện hiệu suất xử lý, tìm cách mở rộng quy mô để sớm áp dụng vào hộ gia đình, và xa hơn nữa là xử lý nước thải cho toàn bộ các làng nghề.