NHỰA SINH HỌC TỪ XENLULO

Nhựa sinh học đã được nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây và được xem như một vật liệu tiềm năng thay thế cho nhựa truyền thống, bởi đặc tính phân hủy sinh học, cũng như thải ra lượng carbon thấp hơn so với nhựa thông thường. Cùng với đó, việc điều chế nhựa sinh học từ xenlulo cũng đã được quan tâm nghiên cứu. Chúng được xem là một trong những nguyên liệu tiềm năng để sản xuất sinh học. Dù vậy, trước đây loại nguyên liệu này hiếm khi được sử dụng như một thành phần chính để sản xuất nhựa sinh học. Thay vào đó, chúng thường được dùng làm chất độn hoặc được biến đổi thành dẫn xuất xenlulo trong quá trình điều chế nhựa sinh học..

Bài viết này sẽ tìm hiểu về tiềm năng của xenlulo từ vai trò là một chất độn cho tới tư cách là một thành phần chính đầy hứa hẹn để sản xuất nhựa sinh học.

Xenlulo có thể được lấy từ nhiều nguồn khác nhau như bã bông, mía; rơm rạ và nhiều loại khác.

Với vai trò chất độn, xenlulo đã mang tới sự cải thiện tính chất của nhựa sinh học khi được thêm vào các loại chất nền khác nhau như amyloza, carragreenan và tinh bột. Sợi xenlulo thường được thêm vào tinh bột để cải thiện đặc tính cơ học, tính thấm khí và khả năng chống nước (do chúng ít ưa nước hơn tinh bột).

Dẫn xuất xenlulo được sử dụng phổ biến nhất là xenlulo axetat. Chúng có tính chất cơ học và nhiệt vượt trội. Tuy nhiên, chúng cũng đòi hỏi một quá trình phức tạp để sản xuất. Các loại nhựa có khả năng phân hủy sinh học dựa trên xenlulo axetat đã được nghiên cứu. Chúng cho thấy khả năng phân hủy trong đất và nước trong vòng vài năm và có thể tái chế hoặc đốt mà không để lại cặn. Một số nghiên cứu cũng đã tìm hiểu về các tính chất quan trọng của xenlulo axetat như độ bền cơ học, khả năng chống va đập, tính linh hoạt, khả năng tạo khuôn,…

Năm 2017, một loại nhựa sinh học mới dựa trên xenlulo đã được một nhóm nghiên cứu tại Đại học Thượng Hải chế tạo thành công thông qua phương pháp ép nóng.

Một nghiên cứu về nhựa sinh học dựa trên xenlulo sử dụng tảo Cladophora sp. được điều chế bằng phương pháp hydrogel đã có thấy loại nhựa này sở hữu các đặc tính cơ học và nhiệt tương đối cao, có khả năng phân hủy sinh học nhanh chóng (phân hủy hơn 40% chỉ trong vòng 5 ngày). Nghiên cứu này cũng đánh giá rằng xenlulo từ tảo Cladophora sp. có tiềm năng được phát triển thành thành phần chính cho ứng dụng nhựa sinh học.

Sợi xenlulo không có đặc tính dẻo. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã thành công trong việc biến đổi phân tử xenlulo, tổ hợp với chất làm dẻo và chất tương thích để tạo ra nhựa sinh học từ chất này (xenlulo). Đây cũng là một sự thành công trong việc mở ra tính khả thi và triển vọng sản xuất nhựa sinh học từ xenlulo.

Các ứng dụng chính của nhựa xenlulo bao gồm nhựa nhiệt dẻo, màng ép đùn, gọng kính, thiết bị điện tử, tấm, thanh,… Vật liệu đúc là phân khúc ứng dụng chiếm ưu thế nhất đối với nhựa xenlulo và dự báo sẽ tiếp tục tăng trong tương lai.

Bao bì nhựa sinh học từ xenlulo khắc phục được những mối đe dọa về môi trường của nhựa truyền thống như sử dụng tài nguyên tái tạo, khả năng phân hủy sinh học,… Đồng thời, chúng cũng đáp ứng được những yêu cầu của vật liệu thế hệ mới như đảm bảo các đặc tính tốt của nhựa, khả năng phân hủy sinh học, giá cả phải chăng,…

Ý thức về môi trường được nâng cao của người tiêu dùng, xu hướng sử dụng vật liệu bền vững của doanh nghiệp, cũng như các quy định áp dụng đối với nhựa đã dẫn đến nhu cầu cao về nhựa sinh học, đồng thời thúc đẩy nhựa sinh học từ xenlulo. Cùng với đó, nhu cầu ngày càng tăng của các sản phẩm điện tử mang đến động lực tăng trưởng cho thị trường nhựa xenlulo. Tuy nhiên, hiệu quả và lợi ích chi phí so sánh của nhựa thông thường so với nhựa xenlulo cũng đang hạn chế sự tăng trưởng của thị trường nhựa sinh học này.

Từ là chất độn, xenlulo đang dần được xem là một trong những nguyên liệu tiềm năng để sản xuất nhựa sinh học. Nhựa sinh học từ xenlulo giúp tăng tính đa dạng về nguyên liệu, làm giảm sự phụ thuộc vào nguyên liệu hóa thạch, giảm phát thải khí nhà kính và có khả năng phân hủy sinh học. Cùng với các nguyên liệu tiềm năng khác như tinh bột, protein,… xenlulo mở ra triển vọng cho ngành công nghiệp nhựa sinh học trong tương lai.