Học sinh lớp 11 sáng tạo mô hình tự động phân loại rác thải dùng năng lượng mặt trời

Các em là đôi bạn thân, có chung niềm đam mê nghiên cứu khoa học. Từ rất sớm, mỗi em đều có những sản phẩm khoa học (thiết bị dạy học, hệ thống lọc tách nước và dầu thải sinh hoạt) khi còn học trung học cơ sở. Lên cấp trung học phổ thông, với niềm khát khao được làm nên một sản phẩm có tính thực tiễn cao, tạo ra giải pháp tốt giúp bảo vệ môi trường, hai em tiếp tục ý tưởng, tạo nên mô hình phân loại rác thải sử dụng năng lượng điện mặt trời.

Nguyên lý hoạt động của của mô hình rất đơn giản, rác thải được đưa vào hệ thống sử dụng năng lượng điện mặt trời sẽ có cảm biến camera, sau đó qua một ứng dụng thứ ba để nhận diện phân loại thành 3 loại rác hữu cơ, rác thải nhựa và rác thải kim loại. Điểm đặc biệt của mô hình chính là khi hệ thống nhận dạng được rác thải kim loại sẽ tự động đưa vào khu vực chứa, nén, ép thành khối có kích thước nhỏ.

Anh Thư cho biết, mô hình được tạo dựa trên công nghệ năng lượng tái tạo kết hợp hệ thống hiện đại phân loại rác thải. Đây là lĩnh vực được áp dụng và thực hiện dựa trên kiến thức vật lý, kỹ thuật điện, tự động hóa, năng lượng tái tạo kết hợp với các kiến thức công nghệ nhận diện hình ảnh bằng camera qua một ứng dụng thứ 3 để phân loại rác. Mạch điều khiển bằng các bộ lập trình và ứng dụng lập trình phù hợp giúp khả năng kiểm soát các quá trình phức tạp một cách chính xác, linh hoạt, có thể lập trình và tái lập khi cần.

“Em cảm thấy môn Vật lý rất thú vị. Những kiến thức học được từ môn học này ứng dụng vào đời sống rất hiệu quả. Ví như sử dụng năng lượng mặt trời để tạo năng lượng, chúng em áp dụng nguyên lý chuyển đổi quang năng thành điện năng qua các tấm pin năng lượng mặt trời. Quá trình này được mô tả bằng hiệu ứng quang điện, trong đó ánh sáng mặt trời tác động vào bề mặt vật liệu bán dẫn (thường là silicon), tạo ra dòng điện. Đây là một nguyên lý vật lý cơ bản trong các hệ thống năng lượng tái tạo”, Anh Thư cho hay.

Còn Đức Anh thì hứng thú với việc sử dụng kiến thức Vật lý để tính toán các chỉ số nâng, ép của pít tông trong hệ thống băng chuyền nén rác thải kim loại. “Chúng em đã sử dụng công thức một cách chính xác, từ đó mua được loại pít tông nén rác phù hợp, giúp tiết kiệm chi phí trong quá trình giải quyết vấn đề nén rác, tăng diện tích tiếp nhận rác thải bên trong khu vực chứa”, Đức Anh nói.

Ban đầu, hai em chỉ sử dụng một cảm biến quang học để nhận dạng và phân loại rác thải. Sau đó, từ góp ý của giáo viên và nhà chuyên môn, hai em đã cải tiến mô hình, thời gian kéo dài khoảng 1 năm. Ngày thử nghiệm mô hình là ngày hồi hộp nhất trong suốt quá trình làm việc. Trước cuộc thi cấp trường một tuần, hệ thống cảm biến quang của mô hình chỉ nhận dạng được các vật liệu kim loại, trừ kim loại màu đen. Ngay sau đó, Anh Thư và Đức Anh chuyển sang thiết bị camera thiết lập trí tuệ nhân tạo, hệ thống đã nhận và phân loại được kim loại màu đen nhưng phải đúng theo hình ảnh đã cài đặt trước. Đây cũng là điều cả 2 em mong muốn cải thiện cho sản phẩm, nếu muốn phát triển mô hình thành sản phẩm thương mại.

Ý tưởng ban đầu càng phát triển lên, độ khó càng cao khiến các bạn cũng có những lúc mệt mỏi, muốn bỏ cuộc nhưng nhờ quyết tâm cao cùng sự hỗ trợ, động viên của giáo viên nên hai em đều vững tin bước tiếp, làm nên sản phẩm. Cô giáo Lê Thị Ngọc Hạnh – người hướng dẫn dự án cho biết, Đức Anh và Anh Thư đã có sự hợp tác tốt, phân chia công việc theo thế mạnh, trao đổi và thống nhất lại phương án thực hiện từ đầu cho đến khi hoàn thành mô hình.

Cô Hạnh đánh giá sản phẩm mô hình nếu được áp dụng thực tế sẽ có khả năng ứng dụng rộng rãi, tiết kiệm năng lượng và chi phí, nâng cao hiệu quả quản lý rác thải và thúc đẩy quá trình tái chế. Dự án không chỉ giải quyết các vấn đề hiện tại về môi trường và năng lượng, mà còn phù hợp với xu hướng phát triển công nghệ xanh, tự động hóa trong tương lai, góp phần nâng cao ý thức bảo vệ môi trường.

Để làm nên sản phẩm, ngoài giờ học trên lớp, hai học sinh phân bố thời gian thích hợp, thảo luận, trực tiếp tham gia tính toán, gia công, lắp ráp mô hình. “Chúng em cảm ơn gia đình và thầy cô đã luôn hỗ trợ đồng hành, bởi có những vật liệu làm dự án rất đắt, chúng em không đủ chi phí mua, phải đi mượn để hoàn thành sản phẩm”, Đức Anh chia sẻ.

Thầy Huỳnh Bá Lộc, Phó Hiệu trưởng phụ trách Trường Trung học phổ thông Chuyên Lê Quý Đôn cho biết, năm học 2024 – 2025, nhà trường có 12 dự án tham gia cuộc thi Khoa học, Kỹ thuật cấp tỉnh. 100% dự án đều đạt giải, trong đó có 5 giải Nhất. Để có được kết quả này là sự chuẩn bị từ sớm, chu đáo của các em học sinh và giáo viên nhà trường. Xét về các sản phẩm khoa học, kỹ thuật của học sinh, tất cả đều có hàm lượng khoa học cao. Ở mỗi đề tài các em đều thể hiện rõ được sự say mê, nghiên cứu sáng tạo trong khoa học, cùng với đó là sự đồng hành của tập thể giáo viên nhà trường có kinh nghiệm trong lĩnh vực này.