Ngành công nghiệp nhựa sinh học đang phát triển nhanh chóng, dự kiến sẽ đạt giá trị 57 tỷ USD vào năm 2032, tuy nhiên nhựa sinh học đắt hơn ba đến bốn lần so với nhựa thông thường.
Ảnh minh họa. (Nguồn: Chemeurope)
Từ vỏ điện thoại di động làm từ tinh bột đến tã lót phân hủy trong đất, các sản phẩm làm từ nhựa sinh học dễ tiếp cận hơn bao giờ hết. Ở một số nơi trên thế giới, bạn có thể tìm thấy nhựa sinh học trong dĩa dùng một lần, cốc càphê và thậm chí trong đậu phộng đóng gói.
Những loại nhựa thay thế này được sản xuất theo cách tương tự như nhựa thông thường có nguồn gốc từ hóa thạch, tuy nhiên, sự khác biệt chính nằm ở nguồn nguyên liệu thô.
Theo National Geographic, nhựa sinh học được sản xuất từ các nguồn tài nguyên tái tạo như dầu thực vật, mùn cưa và chất thải thực phẩm. Nhựa sinh học thường có lượng khí thải carbon thấp hơn vì một số loại có khả năng phân hủy hoàn toàn khi tự phân hủy hoặc khi xử lý công nghiệp.
Nhưng không phải tất cả nhựa sinh học đều có khả năng phân hủy sinh học như nhau. Ví dụ, nhựa sinh học như PET (polyethylene terephthalate) đôi khi có thể tái chế nhưng không phân hủy sinh học.
Việc sản xuất nhựa sinh học cũng tạo ra nhiều dấu chân carbon (carbon footprint - thước đo lượng khí nhà kính được thải ra môi trường trong suốt vòng đời của một sản phẩm) - đôi khi tạo ra nhiều hơn đáng kể so với sản xuất nhựa truyền thống.
Hai loại nhựa sinh học phân huỷ sinh học phổ biến nhất là PHA (polyhydroxyalkanoates) - có khả năng phân huỷ sinh học, và PLA (axit polylactic) - được sử dụng phổ biến hơn nhiều nhưng chỉ có thể phân hủy ở quy mô công nghiệp.
Theo một nghiên cứu, ngành công nghiệp nhựa sinh học đang phát triển nhanh chóng, dự kiến sẽ đạt giá trị 57 tỷ USD vào năm 2032. Mặc dù đang tiến triển, nhựa sinh học vẫn đắt hơn ba đến bốn lần so với nhựa thông thường.
Đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu đang sử dụng các công nghệ mới và các vật liệu mới - như phế phẩm phômai để giúp nhựa sinh học rẻ hơn.
Nhựa phân hủy sinh học làm từ rác thải thực phẩm
Các loại vi khuẩn như loài Cupriavidus necator tổng hợp PHA - một loại nhựa sinh học có thể tự phân hủy sinh học hoàn toàn.
Để tạo ra PHA, các nhà khoa học giữ cho các vi sinh vật này “béo và vui vẻ” với nguyên liệu - thường là một số loại đường như tinh bột ngô - để chúng sinh sôi và bắt đầu sản xuất PHA. Nguyên liệu đó cuối cùng chiếm một phần lớn chi phí sản xuất.
Ruihong Zhang, Giáo sư kỹ thuật nông nghiệp tại UC Davis, đang giải quyết vấn đề này bằng cách cho vi khuẩn ăn váng sữa đã lọc, một sản phẩm phụ làm phomát thường bị loại bỏ.
Các công ty sữa không chỉ không sử dụng mà thông thường họ còn phải trả tiền để loại bỏ vật liệu này, vì vậy Zhang cho biết phế phẩm này có nguồn cung cấp quanh năm.
Bước đầu tiên để tạo ra PHA là loại bỏ lactose ra khỏi váng sữa bằng một loại enzyme gọi là lactase. Sản phẩm - giờ không có lactose - nuôi dưỡng vi khuẩn Haloferax mediterranei. Vi khuẩn này sẽ nở ra và sản xuất PHA trong tế bào của chúng.
Các tế bào được ngâm trong nước ngọt và nồng độ axit thấp trong một bình đun nóng trong vài giờ. PHA tự nhiên tách ra và được sấy khô thành bột trong quá trình này. Bột PHA sau đó được nấu chảy và định hình thành các chai dùng một lần, màng đóng gói và bìa giấy tráng PHA.
Zhang hy vọng công nghệ của cô có thể hạ giá PHA - hiện vào khoảng 2,25-2,75 USD/pound - xuống ít nhất 50% và gần bằng chi phí sản xuất nhựa truyền thống, với chi phí sản xuất khoảng 0,60-0,87 USD/pound. (1 pound = 0,45kg)
Cô hy vọng công nghệ của mình sẽ được thương mại hóa trong vòng 3-5 năm.
Tại Đại học Virginia Tech, Giáo sư Zhiwu "Drew" Wang, Phó Giáo sư về kỹ thuật hệ thống sinh học, đang điều hành một dự án thí điểm kéo dài bốn năm nhằm tạo ra PHA từ chất thải thực phẩm.
Vì chất thải luôn đa dạng về mặt dinh dưỡng nên ông sử dụng phương pháp lên men tối - một phương pháp xử lý nước thải đã được công nhận - để làm cho chất thải đồng nhất hơn.
Đầu tiên, chất thải thực phẩm được đưa vào máy phân hủy, một thùng chứa kín nơi các vi sinh vật phân hủy các vật liệu hữu cơ. Chất thải đó được phân hủy thành một "hỗn hợp axit béo" tương tự như chất lỏng ở dưới cùng của phân trộn.
Ảnh minh họa. (Nguồn: National Geographic)
Vật liệu đồng nhất đó sau đó được đưa vào vi sinh vật, chúng sinh sôi và tạo ra PHA cho đến khi quá trình lọc nước tương tự như của Zhang chiết xuất PHA.
Chi phí trả trước cho công nghệ của ông là một thách thức. Máy nghiền 100 lít của ông, mượn từ Đại học Michigan, có giá lên tới 300.000 USD. Ngược lại, máy nghiền của Zhang tại UC Davis có giá chỉ 50.000 USD vì quy trình của cô không yêu cầu khử trùng hoàn toàn.
Nhựa sinh học trong tương lai
Ứng dụng rộng rãi nhất của nhựa sinh học hiện nay là bao bì. Theo một công ty nghiên cứu, vào năm 2022, chỉ có khoảng 9% bao bì có thể phân hủy sinh học.
Hầu hết các cốc càphê đều được lót bằng nhựa thông thường để tránh bị bỏng tay. Starbucks đã công bố vào tháng 1/2024 rằng họ đặt mục tiêu sản xuất 100% cốc của mình có thể phân hủy, tái chế hoặc tái sử dụng vào năm 2030. Các nhà nghiên cứu như Wang cho biết PHA có thể hoạt động tương tự như lớp lót làm từ nhựa thông thường.
Các công ty như Coca-Cola, Target và General Mills đã thành lập Hiệp ước Nhựa Hoa Kỳ vào năm 2021 để áp dụng 100% bao bì làm từ vật liệu có thể phân hủy sinh học, tái chế và phân hủy vào năm 2030.
Các thành viên của hiệp ước đã tăng lượng vật liệu đóng gói tái sử dụng, tái chế hoặc có thể phân hủy từ mức 37% vào năm 2020 lên 47,7% vào năm 2022.
Theo Rafael Auras, Giáo sư tại Khoa Bao bì của Đại học Michigan State, khi các phương pháp sản xuất được cải thiện và giá thành cạnh tranh hơn, nhựa sinh học có tiềm năng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau bao gồm y tế, ôtô, bao bì và nông nghiệp - cung cấp một giải pháp thay thế bền vững cho nhựa truyền thống .
Các hãng sản xuất ôtô như Ford và General Motors hiện đang sử dụng polyurethanes gốc đậu nành để sản xuất ghế, tựa đầu và gioăng lốp.
Frank Franciosi, Giám đốc điều hành của Hội đồng Phân hữu cơ Mỹ, cho biết sẽ mất “một chặng đường dài” để có những hướng dẫn dán nhãn xác định các loại nhựa sinh học.
Franciosi cho biết thêm nếu không có nhãn chuẩn cho các sản phẩm có thể phân hủy, người tiêu dùng sẽ không biết chính xác họ đang mua gì và cách xử lý chúng như thế nào.
Mọi nỗ lực sản xuất nhựa phân hủy sẽ trở nên lãng phí nếu nhãn mác gây hiểu lầm cho người tiêu dùng, khiến nhựa bị đưa đến nơi không thể phân hủy, làm tăng lượng rác thải nhựa trên hành tinh.
Franciosi gợi ý xây dựng một “trang toàn cầu” về nhựa. “Đây là một bước đi đúng hướng.”./.
Theo (Vietnam+)
https://www.vietnamplus.vn/nhua-phan-huy-sinh-hoc-dang-phat-trien-nhanh-chong-nhung-khong-he-re-post999074.vnp