Sản xuất và ứng dụng bao bì phân hủy sinh học – Giảm thiêu ô nhiềm môi trường (12/05/2016)
Thực trạng sử dụng các bao bì nhựa
Ngày nay, túi nilon (ni lông) đã trở lên quen thuộc trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của cộng đồng. Với ưu điểm bền, chắc, tiện dụng và giá thành thấp, túi nilon, đặc biệt là các loại túi siêu mỏng được sử dụng phổ biến và hầu như có mặt ở mọi nơi từ cửa hàng bán rau, dưa cà muối đến các siêu thị và những trung tâm thương mại lớn, ngay cả ở cửa hàng bán cháo dinh dưỡng dành cho trẻ em cũng là mặt hàng khá quen thuộc.
Những túi ni lông được sản xuất từ polyme có nguồn gốc từ dầu mỏ (PE, PP…) thuộc loại khó và lâu phân hủy. Do những đặc điểm ưu việt trong sản xuất và tiêu dùng bao bì nhựa đã làm lu mờ các tác hại đối với môi trường khi thải bỏ. Đó cũng là lý do chính yếu giải thích tại sao bao bì nhựa lại được dùng rất phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới bất chấp những cảnh báo về tác hại to lớn và nhiều mặt tới môi trường, sức khỏe và trở thành vấn đề nan giải trong quản lý môi trường ở hầu hết các quốc gia đang phát triển, trong đó có Việt Nam.
Theo một khảo sát của cơ quan môi trường, trung bình một người Việt Nam trong 1 năm sử dụng ít nhất 30 kg các sản phẩm có nguồn gốc từ nhựa. Từ 2005 đến nay, con số này là 35 kg/người/năm. Năm 2000, trung bình một ngày, Việt Nam xả khoảng 800 tấn rác nhựa ra môi trường. Đến nay, con số đó là 2.500 tấn /ngày và có thể còn hơn.
Từ số liệu trên cho thấy, nhu cầu sử dụng túi ni lông ở nước ta hiện nay là rất lớn. Nó đã trở thành một thứ thói quen không thể thiếu, “ăn sâu” vào hoạt động mua bán của nhiều người. Từ những mặt hàng bình dân nhất như quả cà, con cá, mớ rau,… đến những vật dụng quần áo, giày dép,… đều được bọc gói bằng túi ni lông. Và thông thường sau một lần sử dụng, những chiếc túi chỉ đáng giá có vài xu ấy được người ta thuận tay vứt bữa bãi khắp mọi nơi, gây ô nhiễm môi trường và mất mỹ quan đô thị.
Theo các nhà khoa học, bao bì nhựa khi thải ra môi trường phải mất từ hàng chục năm cho tới một vài thế kỷ mới được phân hủy hoàn toàn trong tự nhiên. Điều này sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới quá trình ôxy đi qua đất, gây xói mòn đất, làm cho đất không giữ được nước, dinh dưỡng, từ đó làm cho cây trồng chậm tăng trưởng. Nghiêm trọng hơn, môi trường đất và nước bị ô nhiễm bởi sản phẩm bao bì này sẽ ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp tới sức khỏe con người, khi nguồn nước bị ô nhiễm này ngấm vào cơ thể gây rối loạn chức năng và dị tật bẩm sinh ở trẻ nhỏ. Các bao bì này làm tắc nghẽn cống, rãnh, kênh, rạch, gây ứ đọng nước thải và ngập úng dẫn đến sản sinh ra nhiều vi khuẩn gây bệnh.
Như vậy, vấn đề chất thải bao bì không phân hủy ở nước ta hiện đang được quan tâm của các bên liên quan với nhận thức khá tốt và khá rõ trong xã hội về tác hại và tính cấp thiết phải quản lý và xử lý chúng. Cần “nói không với sản phẩm nhựa không phân hủy” và thay thế bằng loại túi thân thiện với môi trường. Hiện nay, Polyme phân hủy sinh học là giải pháp tối ưu.
Polyme phân hủy sinh học
Polyme phân hủy sinh học là polyme có khả năng phân hủy thành CO2, CH4, nước, các hợp chất vô cơ, sinh khối dưới tác dụng enzyme của vi sinh vật mà không để lại bất kỳ chất nào có thể gây hại cho môi trường. Khi polymer phân hủy sinh học, chúng phụ thuộc vào các điều kiện ngoại cảnh tương ứng có thể kỵ khí hoặc hiếu khí.
Sản xuất Polyme phân hủy sinh học từ ba phương pháp chính: Polyme được tách trực tiếp từ các nguồn tự nhiên (chủ yếu là thực vật), chẳng hạn polysaccarit (tinh bột, cellulose) và protein (như casein, gluten của bột mì) và gelatin, chitosan; sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học từ monome, chẳng hạn, Polylactide PLA, Poly (3-hydroxybutyrate) PHB, polylactat là một polyeste sinh học được polyme hóa từ monome axit lactic. Các monome này được sản xuất nhờ phương pháp lên men các cacbon hyđrat tự nhiên; sản xuất nhờ vi sinh vật hoặc vi khuẩn cấy truyền gen. Vật liệu polyme sinh học điển hình nhất trong trường hợp này là polyhyđroxy – alkanoat; chủ yếu là polyhyđroxybutyrat (PHB), copolyme của HB, Poly (butylene succinate) - PBS, aliphatic polyester, Poly (ε-caprolactone) PCL, Poly (vinyl alcohol) PVA và hyđroxy- valerat (tên thương mại là biopol).
Sáng chế liên quan đến nhựa phân hủy sinh học
Theo khảo sát tình hình đăng ký sáng chế dựa trên CSDL Thomson Innovation, từ năm 1977 – 2015, có khoảng 1446 Sáng chế có liên quan đến nhựa phân hủy sinh học đã được đăng ký bảo hộ tại 42 quốc gia trên thế giới. Liên quan đến bao bì nhựa phân hủy sinh học, có gần 50 sáng chế được nộp đơn đăng ký bảo hộ từ 1994 – 2014 ở 14 quốc gia và tổ chức trên thế giới, như: Trung Quốc (CN), Nhật Bản (JP), Mỹ (US), Pháp (FR), Úc (AU), Brazil (BR), Canada (CA), Hàn Quốc (KR), Singapore (SG), Mexico (MX), Ba Lan (PO), Đài Loan (TW), Tổ chức sở hữu trí tuệ thế giới (WO) và tổ chức sở hữu trí tuệ Châu Âu (EP).
Tại Việt Nam, có 3 sáng chế nộp đơn đăng ký bảo hộ: VN10009249B – Chế phẩm Polyme phân hủy sinh học dùng cho điều chế chất dẻo phân hủy sinh học và quy trình điều chế chế phẩm này; VN22152A - đề cập đến chủng vi sinh vật có khả năng sản xuất một số loại acid có chứa nhóm carboxyl dùng làm nguyên liệu sản xuất nhựa PHSH, dược, thực phẩm và mỹ phẩm; VN27458A - Thành phần và phương pháp chế tạo nhựa PHSH.
Công nghệ sản xuất nhựa sinh học
Quy trình tổng quát: Hạt nhựa nguyên sinh sau khi được trộn nóng chảy với tinh bột và một số phụ gia bằng máy đùn hai trục vít tạo ra sản phẩm hạt nhựa tự hủy với tỉ lệ 50% tinh bột (w/w). Hạt sản phẩm tự hủy này sau đó được đem sản xuất bao bì hoặc các sản phẩm ép phun phù hợp với yêu cầu của khách hàng. Một số phương pháp gia công sản phẩm:
Ép phun: Đây là phương pháp tạo các sản phẩm khối như các sản phẩm nhà bếp, ly, chén đĩa… Đối với sản phẩm này sản phẩm của chúng tôi có thể đưa thành phần tinh bột lên tới 60%.(có thể lấy được nhãn xanh sản phẩm biobased 60)
Ép đùn: Đây cũng là một công nghệ để tạo các sản phẩm dạng khối với lực ép lớn khá tương tự với công nghệ ép phun. Sản phẩm từ công nghệ này cũng có thể sử dụng polymer phân hủy sinh học có thành phần độn tinh bột trên 50%.
Thổi khuôn: Sản phẩm thường thấy của loại này là các loại can, chai dầu gội, các loại chai đựng dung dịch… can loại này với thành phần tinh bột trên 40%.
Cán màng: Đây là một phương pháp tạo màng đối với các loại vật liệu có chỉ số chảy cao. Đối với các loại nhựa phân hủy có tinh bột có chỉ số chảy khá thấp nên phương pháp này tuy có thể sử dụng nhưng cũng không phù họp.
Thổi màng: Đây là phương pháp khá phổ biến tại Việt Nam nói riêng và các nước trên thế giói nói chung, do vậy không cần phải thay đổi tất cả các công nghệ hiện có mà chỉ thay đổi một số chi tiết. Công nghệ này khá đơn giản và có thể ứng dụng được ngay. Chi phí đầu tư cho công nghệ này khá thấp so với các loại phương pháp gia công màng khác.
Minh Nguyệt