NHỰA SINH HỌC LÀM TỪ TINH BỘT

3/4 vật chất hữu cơ trên trái đất hiện diện ở dạng polysaccharides. Trong đó, tinh bột là một polysaccharides quan trọng. Thực vật tổng hợp và lưu trữ tinh bột trong cấu trúc của chúng (hạt, củ, rễ) như một nguồn dự trữ năng lượng. Nhựa sinh học làm từ tinh bột là loại nhựa sinh học phổ biến nhất hiện nay, chiếm khoảng 50% thị trường nhựa sinh học.

Nhựa sinh học làm từ tinh bột nổi lên như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ. Chúng không chỉ được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo, có khả năng phân hủy sinh học mà còn có lượng khí thải carbon thấp hơn nhựa truyền thống. Nhựa sinh học nói chung và nhựa sinh học làm từ tinh bột nói riêng, giúp các công ty sản xuất duy trì tính cạnh tranh bằng cách đáp ứng kì vọng của người tiêu dùng về tính bền vững.

Bài viết này sẽ tìm hiểu về ưu, nhược điểm của nhựa sinh học làm từ tinh bột, cũng như ứng dụng và tiềm năng của chúng trong tương lai.

Nhựa sinh học làm từ tinh bột

Nhựa sinh học làm từ tinh bột là một loại nhựa sinh học có nguồn gốc từ các nguyên liệu tự nhiên. Nguồn tinh bột chủ yếu dùng để sản xuất loại nhựa sinh học này thường là ngô, lúa mì, gạo, khoai tây, bột sắn,… Trong đó, ngô là nguồn nguyên liệu phổ biến nhất.

Ưu điểm:

- Tinh bột là nguyên liệu thô rẻ, dồi dào và có thể tái tạo.

- Nhựa sinh học làm từ tinh bột có thể phân hủy sinh học.

- Các đặc tính của nhựa sinh học thu được có thể được điều chỉnh theo nhu cầu và mục đích nhất định bằng cách điều chỉnh lượng chất phụ gia (glycerol, glycol, sorbitol,…)

- Đáp ứng nhiều đặc tính vật lý mà một số loại nhựa sinh học khác thiếu, như độ bền kéo và khả năng chịu nhiệt.

- Các vật liệu nanocomposite dựa trên tinh bột đã được nghiên cứu rộng rãi, cho thấy các tính chất cơ học được cải thiện, độ ổn định nhiệt, khả năng chống ẩm và đặc tính rào cản khí.

- Tinh bột nguyên chất là nguyên liệu phù hợp để sản xuất viên nang thuốc của ngành dược phẩm, nhờ khả năng hấp thụ độ ẩm.

- Nhựa sinh học làm từ tinh bột có giá thành cạnh tranh hơn so với nhựa sinh học khác.

- Nhựa sinh học làm từ tinh bột có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, vì chúng có thể kết hợp với nhiều loại polyme sinh học có nguồn gốc dầu mỏ để tạo ra vật liệu composite độc đáo.  

Hạn chế:

- Nhựa sinh học làm từ tinh bột nguyên chất rất giòn.

- Nhựa sinh học làm từ tinh bột không bền bằng nhựa truyền thống. Do đó, chúng chỉ phù hợp với những ứng dụng ngắn hạn như bao bì, trong khi có thể không phù hợp với các ứng dụng lâu dài hoặc tiếp xúc với các điều kiện (nhiệt độ,…) khắc nghiệt.

- Việc sản xuất nhựa sinh học từ tinh bột có thể là một thách thức đối với các nhà sản xuất nhỏ - những người chưa có khả năng tiếp cận với công nghệ tiên tiến nhất.

- Quá trình sản xuất cũng có thể nhạy cảm với những biến động về nhiệt độ, độ ẩm,… Điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm cuối cùng.

- Sản xuất nhựa sinh học từ tinh bột cũng đòi hỏi một lượng nước đáng kể. Vì vậy, đây có thể là thách thức đối với những khu vực có nguồn nước hạn chế.

- Cạnh tranh sử dụng nguyên liệu thô, có thể đe dọa an ninh lương thực: Các loại nguyên liệu thô từ tinh bột để sản xuất nhựa sinh học cũng có thể được sản xuất thực phẩm. Điều này có thể tạo ra sự cạnh tranh cho các nguồn nguyên liệu này, có thể ảnh hưởng đến sự sẵn có và giá thành của nguyên liệu thô. Bên cạnh đó, việc sản xuất nhựa sinh học từ tinh bột có thể làm chuyển hướng nguồn tài nguyên này ra khỏi ngành sản xuất thực phẩm. Điều này có thể gây ra vấn đề ở những khu vực mà an ninh lương thực là mối lo ngại.

- Các lựa chọn tái chế hạn chế: Nhựa sinh học từ tinh bột hầu hết có khả năng phân hủy sinh học, tuy nhiên chúng không thể tái chế theo cách tương tự như nhựa truyền thống. Thay vào đó, chúng cần được tái chế ở những cơ sở riêng biệt. Điều này có thể hạn chế các lựa chọn xử lý nhựa sinh học từ tinh bột khi chúng hết vòng đời.

Ứng dụng:

Màng nhựa gốc tinh bột có thể dùng làm màng bọc sách báo, màng xốp,… Bên cạnh đó, chúng còn được dùng làm bao bì bánh kẹo, túi đựng rau quả,… Ngoài ra, màng tinh bột còn có thể dùng làm giấy.

Tiềm năng:

Hiệp hội Nhựa sinh học châu Âu (European Bioplastic) tuyên bố rằng “Nhựa sinh học được sử dụng ở ngày càng nhiều thị trường, từ bao bì, sản phẩm ăn uống, điện tử tiêu dùng, ô tô, nông nghiệp/làm vườn và đồ chơi đến dệt may và một số phân khúc khác.”

Kết luận:

Nhựa sinh học làm từ tinh bột có thể được cải thiện tính chất bằng cách trộn tinh bột với các polyme khác. Việc sử dụng tinh bột làm nguyên liệu để tạo ra các polyme sinh học có khả năng phân hủy đã bước đầu thành công trong việc phát triển các chất khả thi thay thế nhựa có nguồn gốc dầu mỏ.  Triển vọng về nhựa sinh học trong lĩnh vực bao bì tiếp tục mở rộng hơn khi thị trường nhựa bền vững liên tục thúc đẩy sự đổi mới và phát triển. Cần có thêm nhiều nghiên cứu về nhựa sinh học làm từ tinh bột để ngày càng cải thiện tính chất của chúng, mang tới hiệu quả hơn về mặt chi phí và đưa nhựa sinh học đến gần hơn với người tiêu dùng.