Nhựa sinh học - Cách mạng công nghệ xanh.
Sản phẩm nhựa thân thiện với môi trường
Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Delaware (Mỹ) đã phát triển thành công một quy trình giúp chuyển hóa polyolefin thành loại nhiên liệu có thể dùng được cho máy bay và động cơ diesel. Được biết, polyolefin là loại nhựa đa dụng chiếm tới 70% tổng số sản phẩm nhựa được sản xuất ngày nay, bao gồm túi mua sắm, khăn ướt, ly đựng cà phê và các vật dụng dùng một lần. Do cực kỳ khó phân hủy, mà mỗi năm có đến hàng triệu tấn polyolefin còn tồn đọng tại các bãi rác.
Để xử lý loại nhựa cứng đầu này, Giáo sư hóa học và phân tử sinh học Dion Vlachos và các cộng sự đã sử dụng phương pháp hydrocracking, một quy trình hóa học chuyển đổi nhiều loại rác nhựa khác nhau thành các phân tử carbon nhỏ hơn chỉ sau vài tiếng xử lý ở nhiệt độ gần 2500C.
Cụ thể, nhóm chuyên gia sử dụng kết hợp hai vật liệu gia dụng phổ biến là chất zeolit (dùng trong sản phẩm làm mềm nước) và các ôxít kim loại hỗn hợp (dùng trong thuốc kháng axít) làm chất xúc tác để kích hoạt phản ứng phá vỡ nhựa. Sau khi các chất xúc tác hoàn thành nhiệm vụ, họ tiến hành ổn định thành phẩm sau xử lý nhiệt bằng cách bổ sung các phân tử hydro, tạo ra hợp chất có thể được sử dụng để chế tạo nhiên liệu dùng cho máy bay phản lực, dầu diesel hoặc dầu nhớt.
Theo nhóm nghiên cứu, toàn bộ quá trình này diễn ra nhanh chóng, không tạo ra carbon và cần ít năng lượng hơn khoảng 50% so với các công nghệ phân hủy khác. Đặc biệt, quy trình vẫn hoạt động trên các loại nhựa khác nhau - ngay cả khi nhựa được trộn lẫn với nhau, nghĩa là sẽ ít tốn công phân loại rác nhựa trước khi xử lý.
Trong nỗ lực tương tự, các nhà nghiên cứu ở Đại học California, Berkeley (Mỹ) vui mừng loan báo họ đã phát triển một loại nhựa dùng một lần mới, có khả năng tự phân hủy sinh học chỉ sau vài tuần.
Nhựa đã biến đổi (trái) phân hủy sau 3 ngày (phải). (Ảnh: Ting Xu)
Để làm được điều này, các nhà khoa học đã nhúng các enzyme có khả năng phân hủy polyester - được bọc bảo vệ bằng một lớp polymer đặc biệt - vào nhựa polyester trong quá trình sản xuất. Chỉ khi tiếp xúc với nước và nhiệt độ thích hợp, lượng enzyme bên trong mới được giải phóng khỏi lớp bọc và “ăn” nhựa để chuyển hóa nó thành axit lactic vốn có thể được dùng nuôi các vi sinh vật trong đất. Lớp bọc enzyme cũng dễ dàng tan rã dưới tia cực tím (tia UV) trong ánh nắng Mặt trời. Đặc biệt, nhựa mới không tạo ra các chất ô nhiễm vi nhựa khi phân hủy, bởi 98% kết cấu sẽ phân hủy thành các phân tử nhỏ.
Về tiềm năng ứng dụng của nhựa sinh học mới, nhóm nghiên cứu cho rằng nó cũng có thể được sử dụng trong keo dán, cho phép một số thiết bị điện tử thông thường có thể dễ dàng được tháo rời và tái sử dụng các bộ phận. Họ hy vọng loại nhựa mới sáng chế có thể đặt một dấu chấm hết cho sự tàn phá môi trường của nhựa dùng một lần. Hiện tại, các túi đựng, đồ dùng và nắp ly bằng nhựa phân loại là “có thể phân hủy” đều không thể bị phân hủy trong quá trình phân hủy bình thường và gây ô nhiễm cho các loại nhựa có thể tái chế khác.
“Mọi người hiện đã sẵn sàng chuyển từ nhựa dùng một lần sang polymer phân hủy sinh học. Nhưng nếu điều đó tạo ra nhiều vấn đề hơn, thì cần xem xét lại. Về cơ bản, chúng tôi đang đi đúng hướng. Chúng tôi có thể giải quyết vấn đề đang tiếp diễn về việc nhựa dùng một lần không thể phân hủy sinh học” - Giáo sư Ting Xu, trưởng nhóm nghiên cứu, nhận xét về loại nhựa mới.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu hiện nay đang tìm hiểu cách ứng dụng phương pháp với những loại nhựa khác cũng như kiểm soát tốt hơn mức độ phân hủy sinh học để nhựa phân hủy một phần và phần còn lại có thể tái chế thành nhựa mới.
Nhựa sinh học làm từ phế liệu gỗ
Trong nỗ lực giảm ô nhiễm rác nhựa, các nhà khoa học Mỹ cũng vừa phát triển thành công một loại nhựa sinh học bền chắc và có thể phân hủy hoàn toàn chỉ trong 3 tháng.
Ðể làm ra loại nhựa thân thiện hơn với môi trường này, nhóm nghiên cứu tại Ðại học Yale đã thu gom phế liệu gỗ (mùn cưa, dăm bào) - phế phẩm có nhiều tại các xưởng gỗ, sau đó phân giải cấu trúc của chúng bằng một dung môi Eutectic sâu (DES) có đặc tính dễ phân hủy và tái chế. Nhờ đó, hỗn hợp thành phẩm - tức nhựa sinh học mới - có độ rắn chắc và độ dẻo cao, dễ đúc và cán mà không bị đứt gãy. Loại nhựa này bền chắc và có độ ổn định rất cao khi dùng đựng chất lỏng và chống được tia cực tím (tia UV) trong ánh nắng.
Nhằm đánh giá khả năng phân hủy, các chuyên gia đã chôn các tấm nhựa sinh học vào đất và nhận thấy nó bắt đầu tan rã sau 2 tuần và phân hủy hoàn toàn sau 3 tháng. Không chỉ vậy, nhựa mới còn có thể biến đổi thành dạng bùn, cho phép các chuyên gia thu hồi và tái sử dụng dung môi DES.
Theo các tác giả, nhựa sinh học mới có rất nhiều ứng dụng tiềm năng, ví dụ như làm màng lót trong túi nhựa và bao bì, hoặc chế biến thành các sản phẩm sử dụng trong lĩnh vực xây dựng và sản xuất xe hơi.
Lợi ích với môi trường
Theo NatureWorks, một công ty chuyên sản xuất nhựa sinh học tại Mỹ cho biết, sản xuất nhựa sinh học sẽ tiết kiệm 2/3 năng lượng so với sản xuất nhựa thông thường. Từ đó giúp tiết kiệm đáng kể các nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn kiệt dần.
Không giống như nhựa truyền thống, khi bị phân hủy thì nhựa sinh học không làm gia tăng lượng CO2 trong không khí quá nhiều. Đặc biệt, nếu được chôn lấp (được ủ), khi phân huỷ chúng sẽ sản xuất khí nhà kính ít hơn 70%.
Hiện nay, vì nhựa sinh không độc hại với cơ thể người nên đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống:
Trong lĩnh vực bao bì đóng gói: sản xuất màng bọc thực phẩm, túi đựng đồ siêu thị, túi đựng rác, hộp, dây đai buộc hàng thân thiện môi trường.
Trong kỹ thuật cấy mô: loại nhựa sinh học (PLA) được dùng để tái tạo mô ở các cơ quan như xương, sụn, bàng quang, gan, van tim cơ học. Làm vật liệu mang, dẫn truyền thuốc cho bệnh nhân bị uốn ván, bị đái tháo đường hay Paclitaxel cho bệnh nhân ung thư...
Trong nông nghiệp: Nhựa PLA được dùng làm màng phủ sinh học, giúp làm tăng độ chín của quả, giữ ẩm, ngăn chặn các yếu tố thời tiết…
Trong lĩnh vực điện tử: Nhựa PLA được dùng để làm vỏ máy tính, vỏ điện thoại, hệ thống khung của laptop.
Tại một số nước đã chính thức khai tử các mặt hàng nhựa dùng 1 lần như chai nước, hộp thức ăn, túi đựng trong khuôn khổ sinh hoạt. Đây là đòn chính quy đánh vào sản phẩm nhựa để tăng viện chủ lực cho mặt trận du kích chiến nhân dân đang phát động của toàn xã hội với phong trào “Nói không với túi nilon”.
Thói quen cũng là một yếu tố. Hệ thống bao bì toàn cầu khổng lồ vẫn đang hướng vào việc sử dụng nhựa sản xuất từ dầu giá rẻ chứ không phải nhựa tái chế vốn đắt hơn nhiều. Khi nào chúng ta tiếp tục sản xuất nhựa nguyên chất thì việc tái chế sẽ không bao giờ xảy ra.
Các dự án như vậy cho đến nay chỉ là những bước tiến nhỏ so với sự tăng trưởng nhu cầu hộp nhựa, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Tái chế chai nhựa truyền thống là một thách thức lớn đối với những quốc gia có thu nhập thấp và trung bình, thậm chí nhiều quốc gia hầu như không có hệ thống tái chế. Tới 95% lượng nhựa theo dòng sông đổ vào các đại dương trên thế giới là từ 10 con sông ở châu Á và châu Phi.
| Thống kê của Ellen MacAthur Foundation cho biết cho 78 triệu tấn nhựa hàng năm được dùng cho bao bì trên thế giới, thì chỉ có 14% là được thu gom để tái sinh, 14% được đốt, 40% được chôn ở những bãi rác cùng các rác thải khác và 32% bị quăng bừa bãi ra môi trường. |
