Trong thời đại hiện nay, nhựa sinh học đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cắt giảm sự phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên hóa thạch. Được sản xuất từ các nguyên liệu sinh học và có khả năng phân hủy, nhựa sinh học mang lại lợi ích bền vững. Vậy nhựa sinh học được tạo ra như thế nào? Hãy cùng PMJ tìm hiểu chi tiết từ nguyên liệu, quy trình sản xuất đến cách cải thiện độ bền của loại vật liệu thân thiện với môi trường này.
Nguyên liệu để sản xuất nhựa sinh học
Nhựa sinh học được chế tạo từ các nguồn sinh khối tự nhiên như tinh bột ngô, khoai tây, mía, cellulose và tảo. Tùy thuộc vào loại nhựa sinh học được sản xuất, các kỹ sư có thể chọn các nguyên liệu khác nhau để đảm bảo tính bền vững và phù hợp cho mục đích sử dụng cuối cùng.
Tinh bột ngô
Tinh bột ngô là một trong những nguyên liệu phổ biến nhất để sản xuất nhựa sinh học, đặc biệt là nhựa PLA (axit polylactic). Tinh bột ngô có giá thành thấp và dễ tìm, giúp cho quá trình sản xuất nhựa sinh học từ ngô trở nên dễ dàng và tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, nhựa sinh học làm từ ngô chỉ phân hủy tốt trong điều kiện ủ phân thương mại, nơi có nhiệt độ và độ ẩm cao.
Ưu điểm:
- Sẵn có và giá thành thấp
- Quá trình sản xuất đơn giản
- Có khả năng phân hủy sinh học
Nhược điểm:
- Phân hủy sinh học chỉ hiệu quả trong điều kiện đặc biệt của cơ sở ủ phân
Tinh bột khoai tây
Tinh bột khoai tây cũng là nguồn nguyên liệu tốt cho nhựa sinh học PLA. Quy trình sản xuất từ khoai tây thường bao gồm chiết xuất tinh bột, trộn với glycerol và nước, sau đó làm nóng để đúc thành các hình dạng mong muốn.
Ưu điểm:
- Khả năng phân hủy sinh học
- Khoai tây là cây trồng bền vững
Nhược điểm:
- Tốn nhiều năng lượng trong quá trình sản xuất
- Độ bền kém hơn so với nhựa truyền thống
Mía
Mía đường là nguyên liệu phổ biến để sản xuất nhựa sinh học gốc sinh học như polyethylene sinh học (Bio-PE). Đường chiết xuất từ mía sẽ được lên men để tạo ra ethanol, sau đó chuyển hóa thành nhựa sinh học. Nhựa từ mía có thể tái chế và thường được sử dụng trong các sản phẩm như bao bì, dụng cụ ăn uống.
Ưu điểm:
- Tái chế được
- Mía hấp thụ CO₂ khi phát triển
Nhược điểm:
- Không thể phân hủy sinh học hoàn toàn
Cellulose
Cellulose là chất hữu cơ phổ biến từ thành tế bào thực vật, có thể chiết xuất để sản xuất nhựa sinh học. Sản phẩm cuối cùng có thể được dùng trong các ứng dụng như bao bì, dao kéo dùng một lần.
Ưu điểm:
- Giàu nguồn cung ứng trên toàn cầu
- Giảm lượng khí thải carbon
Nhược điểm:
- Chiết xuất cellulose phức tạp và tốn kém
Tảo
Tảo và vi khuẩn lam là nguồn nguyên liệu sinh học đặc biệt tiềm năng nhờ khả năng phát triển trong môi trường khắc nghiệt. Nhựa sinh học từ tảo đang được nghiên cứu để ứng dụng trong bao bì thực phẩm, màng nhà kính và lưới bảo vệ.
Ưu điểm:
- Phân hủy sinh học tốt
- Không cần điều kiện canh tác đặc biệt
Nhược điểm:
- Không phải chủng tảo nào cũng thích hợp cho mọi loại nhựa
Quy trình sản xuất nhựa sinh học
Bạn có thắc mắc nhựa sinh học được tạo ra như thế nào không? Trên thực tế, nhựa sinh học có thể được sản xuất thông qua các quy trình sản xuất khác nhau. Quy trình sản xuất có thể chia thành ba phương pháp chính.
Quy trình truyền thống
Quy trình này sử dụng cơ sở hạ tầng hiện có để sản xuất các loại nhựa sinh học có tính chất tương đương với nhựa dầu mỏ như Bio-PE, Bio-PET và Bio-PP. Đây là quy trình đơn giản hơn, dễ dàng mở rộng quy mô công nghiệp.
Quy trình sản xuất sinh học
Một số loại nhựa sinh học mới hoàn toàn được sản xuất từ quy trình sinh học, sử dụng vi sinh vật hoặc công nghệ nano để tạo ra các polyme tự nhiên. Quá trình này có thể là phản ứng vi sinh vật hoặc kỹ thuật nano, giúp tạo ra các đặc tính vượt trội về độ bền.
Chiết xuất Polyme từ vi sinh vật
Polyhydroxyalkanoates (PHA) là nhựa sinh học nổi tiếng được tạo ra từ vi khuẩn. Quy trình này bao gồm ly tâm, lọc ép và sấy khô nhựa sinh học. Trong một số trường hợp, vi khuẩn được biến đổi gen để tăng cường khả năng chuyển hóa nguyên liệu thành polyme.
Chi phí sản xuất nhựa sinh học
Nhựa sinh học là giải pháp tiềm năng cho vấn đề ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, chi phí sản xuất nhựa sinh học vẫn là một trở ngại lớn. Theo nghiên cứu năm 2022, chi phí sản xuất nhựa PLA dao động từ 844 USD/tấn đến 2.410 USD/tấn, tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu, công nghệ sản xuất và chi phí năng lượng.
Làm thế nào để nhựa sinh học bền vững hơn?
Với những thông tin PMJ chia sẻ ở trên, bạn đã biết nhựa sinh học được tạo ra như thế nào, vậy bạn có muốn tìm hiểu thêm cách để nhựa sinh học bền vững hơn không?
Nhựa sinh học có thể được cải thiện độ bền bằng cách:
- Gia cố bằng sợi tự nhiên: Thêm các sợi như lanh, tre vào nhựa để tạo ra vật liệu cứng hơn.
- Tăng tỉ lệ polyme: Tăng nồng độ polyme tự nhiên như cellulose hoặc tinh bột.
- Thêm chất hóa dẻo: Cải thiện độ bền, chống nứt của sản phẩm.
- Sửa đổi quy trình sản xuất: Điều chỉnh nhiệt độ và áp suất trong quá trình sản xuất để đạt được tính chất mong muốn.
Nhựa sinh học là vật liệu tiên tiến được tạo ra từ các nguồn sinh khối tự nhiên, với quy trình sản xuất độc đáo và cải tiến liên tục. Dù có nhược điểm về chi phí và độ bền so với nhựa truyền thống, nhựa sinh học hứa hẹn sẽ trở thành giải pháp bền vững, thân thiện với môi trường trong tương lai.
PMJ – Công ty đi đầu trong lĩnh vực sản xuất nhựa sinh học tại Việt Nam. Chúng tôi luôn cố gắng tạo ra các giải pháp thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng. Để tìm hiểu thêm về nhựa sinh học, vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn, hỗ trợ.