NHỰA SINH HỌC TỪ PROTEIN

Bên cạnh nhựa sinh học từ tinh bột hay xenlulo, protein đang được xem là một trong những vật liệu tiềm năng để sản xuất nhựa sinh học có thể phân hủy sinh học. Protein mang một số đặc tính phù hợp để tạo ra những loại nhựa sinh học đầy hứa hẹn.

Bài viết này sẽ tìm hiểu về nhựa sinh học từ protein, quy trình sản xuất, ưu điểm, hạn chế, ứng dụng và tiềm năng của chúng.

Nhựa sinh học từ protein là gì?

Có rất nhiều loại nguyên liệu thô được dùng để sản xuất nhựa từ protein. Các nguyên liệu này có thể có nguồn gốc động vật (như casein, fibroin, collagen, keratin) hoặc thực vật (gluten, tảo, dầu).

Chúng mang đến những đặc tính đầy tiềm năng khi làm nguyên liệu thô cho các loại polyme phân hủy sinh học.

Nhựa protein từ đậu nành, thậm chí, đã được sử dụng trong sản xuất nhựa trong hơn một trăm năm. Một điều thú vị có thể bạn chưa biết, các tấm thân của những chiếc ô tô Ford từng được làm từ nhựa đậu nành kể từ những năm 1930.

Quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất nhựa sinh học từ protein thường dựa trên các bước sau:

- Chiết xuất: Protein được chiết xuất từ nguồn thực vật hoặc động vật, thông qua các phương pháp khác nhau như lọc, kết tủa hoặc ly tâm.  

- Tinh chế: Sau khi protein được chiết xuất, sẽ được tinh chế để loại bỏ tạp chất, đảm bảo protein thu được ở dạng tinh khiết nhất.

- Trộn và đúc: Protein tinh khiết được trộn với các vật liệu khác như tinh bột, xenlulo,… để đúc thành các hình dạng khác nhau (tùy theo yêu cầu của ứng dụng).

- Hoàn thiện: Cuối cùng là bước làm khô nhựa. Nhựa sinh học từ protein được làm khô và hoàn thiện để đạt được các đặc tính bề mặt mong muốn.

Đặc tính

- Khả năng phân hủy sinh học

- Khả năng chịu nhiệt

- Dẻo

- Chịu nước hoặc hòa tan trong nước

Ưu điểm

- Nguồn nguyên liệu thô đa dạng, có nguồn gốc từ cả động vật  (như casein, fibroin, collagen, keratin) và thực vật (gluten, tảo, dầu).

- Có khả năng phân hủy sinh học.

- Phương pháp sản xuất đơn giản.

- Có thể ăn được: một số loại bao bì được chế tạo từ màng protein có thể ăn được, thay thế bao bì thông thường, tránh ẩm và mất vị giác,…

- Một số loại nhựa từ protein có nguồn gốc thực vật (như đậu nành) cho thấy những tính năng tuyệt vời như độ bền kéo cao, chất lượng rào cản oxy mạnh,…

Hạn chế

- Có thể bị nhiễm bẩn (nấm, vi khuẩn).

- Có tính kỵ nước.

- Có tính chất cơ học kém.

- Việc chế tạo nhựa sinh học từ protein đòi hỏi phải tối ưu hóa các protein tương đồng và các đặc tính chức năng của chúng.

- Việc so sánh các tính chất cơ học, tính chất nhiệt, khả năng tương thích sinh học, khả năng phân hủy,… vẫn còn hạn chế.

- Khó tái chế.

- Có thể cạnh tranh so với việc sử dụng làm thức ăn chăn nuôi.

Ứng dụng

Nhựa sinh học từ protein hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Có thể kể đến như:

- Lĩnh vực thực phẩm: bao bì thực phẩm.

- Nông nghiệp: phân bón, màng phủ,…

- Làm vườn: chậu hoa, giá đỡ,…

- Lâm nghiệp: ống bảo vệ cây non, thẻ tên,…

- Vận tải: làm chất độn hoặc vật dụng bảo vệ trong vận tải.

- Thay thế cho chất kết dính/chất kết dính hóa học.

…

Tiềm năng

Protein có thể được sử dụng để tạo ra loại nhựa có khả năng phân hủy rất nhanh và có giá trị dinh dưỡng cao. Đặc biệt trong ngành thực phẩm, nhu cầu sử dụng bao bì nhựa rất cao.

Protein cũng có thể sử dụng làm chất kết kính thay thế có chất lượng cao hơn và an toàn hơn so với chất kết dính thông thường.

Một số loại vật liệu thô có nguồn gốc protein như chitin (có trong vỏ của các loài động vật giáp xác) đang được mở rộng nghiên cứu, thử nghiệm để sản xuất loại các loại nhựa sinh học mang tới những ưu điểm vượt trội hơn.

Một số loại nhựa sinh học từ protein có nguồn gốc thực vật cho thấy những đặc tính nổi bật (độ bền kéo cao, chất lượng rào cản oxy mạnh,…) và được ứng dụng để sản xuất đa dạng các loại sản phẩm như gelatin, viên nang siêu nhỏ, chất nhũ hóa, sợi, chất phủ,… Chúng cũng mang đến lợi thế cạnh tranh lớn bởi nguồn cung dồi dào, rẻ và có nguồn gốc tái tạo.

Kết luận

Bên cạnh tinh bột, xenlulo và một số vật liệu khác, protein cũng được xem là một vật liệu tiềm năng để sản xuất các loại nhựa sinh học. Các sản phẩm nhựa sinh học làm từ protein cho thấy những ưu điểm nổi bật. Hiện có nhiều nghiên cứu đang tìm kiếm các loại nguyên liệu thô mới phù hợp có nguồn gốc protein để thử nghiệm, nghiên cứu, chế tạo và mở rộng ứng dụng về loại nhựa sinh học này.