Tại cuộc thi Khoa học kỹ thuật quốc tế 2025 (ISEF), dự án tái sử dụng chất Lithium trong pin để làm sạch nước thải nhuộm màu của Đỗ Hà Phương (lớp 12) và Nguyễn Đức Thái (lớp 10) trường THPT Việt Đức, Hà Nội, được trao giải nhì cho lĩnh vực Hóa học. Đây là một trong hai giải nhì, cao nhất đoàn Việt Nam năm nay.

"Lúc được xướng tên nhận giải, em đã nhảy khỏi ghế vì quá vui", Hà Phương nhớ lại lễ bế mạc hôm 16/5. "Thái bình tĩnh hơn em, nhưng cả hai đều vô cùng hạnh phúc với thành tích ngoài mong đợi này".

Hà Phương và Đức Thái sau khi giành giải nhì ISEF 2025. Ảnh: Nhân vật cung cấp

Hà Phương và Đức Thái biết nhau khi tham gia các hoạt động ngoại khóa về STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán) của trường Việt Đức. Ý tưởng thực hiện một dự án nghiên cứu khoa học xuất hiện vào mùa hè năm ngoái, khi hai em đặt câu hỏi về việc liệu có thể tái chế pin hay không.

Qua tìm hiểu, Phương và Thái thấy rằng có thể lấy lại chất Lithium - dùng để dự trữ và chuyển năng lượng - nằm trong cực dương của pin. "Bài toán" đặt ra là sẽ dùng Lithium để làm gì.

Phương cho biết thông thường, Lithium được tái chế để tạo ra pin mới. Nhưng cơ sở vật chất ở trường phổ thông cũng như khả năng, kiến thức của các em chưa cho phép thực hiện điều này. Vì vậy, để tìm được hướng phù hợp, cả hai đọc nhiều tài liệu nước ngoài.

Từ những thông tin tìm được cùng kiến thức trên lớp, Phương và Thái biết Vanadium (một khoáng chất) có khả năng xúc tác và xử lý chất màu methylene blue. Lithium và Vanidium kết hợp có thể xử lý methylene blue ở nhiệt độ phòng (25 độ C), nên các em tìm cách tổng hợp hai chất này.

Đầu tiên, các em cạo lấy Lithium từ bên trong pin thải, đeo găng tay, kính bảo hộ và thực hiện trên các bề mặt an toàn với lửa để tránh Lithium phản ứng với độ ẩm và tự bốc cháy. Sau khi trải qua phản ứng khử để thu hồi Lithium tinh, cả hai trộn với Vanadium, thành vật liệu Li3V6O16 (LVO) để khử màu nước nhuộm.

Mất ba tháng, Phương và Thái mới làm được thí nghiệm đầu tiên. Cả hai thấy sau khoảng 15 phút, nước nhuộm giảm màu đáng kể. Đánh giá Lithium và Vanadium có khả năng xử lý màu vượt trội, hai học sinh tổng hợp kết quả nghiên cứu và đề xuất thầy cô cho tham gia cuộc thi khoa học kỹ thuật.

Các em lần lượt trải qua vòng cấp cụm, thành phố, quốc gia, quốc tế. Giành giải nhất ở mỗi vòng, học sinh mới được dự thi vòng sau. Phương nói "lo và hồi hộp nhất" với vòng cụm, vì đây là vòng đầu tiên, cả hai đều chưa có kinh nghiệm gì.

Sau những kết quả tích cực, Phương và Thái tự tin hơn, dần mở rộng và phát triển nghiên cứu. Từ việc xử lý một mẫu nước nhuộm (được tạo từ cách pha chế các chất hóa học), các em đi thực địa, trực tiếp lấy nước thải thực tế từ làng Lụa Vạn Phúc, Hà Nội. Kết quả thí nghiệm vẫn cho thấy hiệu quả, đạt 87% về hiệu suất xử lý.

Vòng thế giới diễn ra trong một tuần, từ ngày 10 đến 16/5. Mỗi dự án sẽ có một gian hàng, trưng bày poster, sản phẩm. Các giám khảo sẽ tới tham quan và đặt câu hỏi.

Phương kể gian hàng của các em có hơn 10 giám khảo ghé thăm. Ngoài những câu hỏi về cơ chế hoạt động, điểm đặc biệt của nghiên cứu, câu hỏi khiến hai em bất ngờ nhất là liệu việc làm sạch nước bằng hóa chất có ảnh hưởng tới những sinh vật sống dưới nước hay không.

"Đây không chỉ là câu hỏi, mà còn như một gợi ý để bọn em phát triển hướng nghiên cứu mới", Phương nói.

Hai học sinh tại phòng thí nghiệm. Ảnh: Nhân vật cung cấp

Theo các em, khó khăn nhất trong quá trình nghiên cứu là tìm tài liệu. Thái cho biết ít bài báo khoa học viết về chất LVO trong ứng dụng xử lý nước nhuộm, lại bằng tiếng Anh, nên các em phải tra cứu và tìm rất nhiều.

Ngoài ra, vì trường không đủ thiết bị, hai học sinh 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 của vật liệu, máy XRD xác định phổ tinh thể.

Phương và Thái nói đã ứng dụng được nhiều kiến thức học được từ môn Hóa học trong chương trình. Ví dụ, cơ chế cho các phản ứng hóa học, trong đó có phản ứng oxy hóa khử; độ pH của chất đều thuộc chương trình lớp 10, 11. Hai học sinh nhìn nhận các dự án hay nghiên cứu, về bản chất cũng được xây dựng từ kiến thức nền tảng cơ bản. Vì vậy, kiến thức từ sách giáo khoa rất quan trọng và cần nắm chắc, mới có thể áp dụng thực tế.

Cô Bùi Thanh Huyền, Phó hiệu trưởng trường THPT Việt Đức, là người hướng dẫn Hà Phương và Đức Thái. Cô đánh giá đề tài vừa đúng tầm kiến thức của các em, liên quan đến chương trình học và gắn với thực tế.

Cả hai có thái độ nghiêm túc, biết lắng nghe và cầu thị, chủ động làm việc, ứng biến nhanh và biết cách phân tích, đánh giá. Cô Huyền hỗ trợ các em bằng cách gợi ý hướng tiếp cận thực hiện, phân tích tính khả thi của các phương pháp, định hướng tư duy phản biện và đặt vấn đề đúng cách, để các em không chỉ làm mà còn hiểu vì sao cần làm như vậy.

"Đây là quá trình làm việc hai chiều. Tôi không chỉ hướng dẫn mà cũng học được rất nhiều từ sự sáng tạo và nỗ lực của các em", cô Huyền nói.

Với giải nhì khoa học kỹ thuật quốc tế, Phương và Thái sẽ được tuyển thẳng vào đại học. Cả hai cho biết sẽ tiếp tục phát triển và mở rộng nghiên cứu theo hướng cải thiện hiệu suất xử lý, tìm cách mở rộng quy mô để sớm áp dụng được vào hộ gia đình, xa hơn là xử lý nước thải của một làng nghề.

Thanh Hằng