Vật liệu nhựa phân hủy sinh học là gì?

 Vật liệu nhựa phân hủy sinh học là gì?

Trái đất đang phải hứng chịu lượng rác thải nhựa rất lớn. Mỗi năm, con người phát thải ra 300 triệu tấn rác thải nhựa, có thể tính tương đương với trọng lượng của tất cả mọi người trên trái đất, nhưng chỉ có 9% được tái chế. Theo thống kê của UNDP, chúng ta tiêu thụ hơn 5.000 tỉ túi nilon      mỗi năm, tương đương > 160.000 túi/giây, lượng túi nilon tiêu thụ trong 01 giờ có thể quấn 7 vòng quanh trái đất nếu chúng được đặt cạnh nhau. Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, trong khoảng hơn 30 tỷ túi nilon bị thải bỏ, chỉ có 17% trong số đó được tái sử dụng. Túi nilon chiếm 1/3 số lượng rác thải nhựa tại Việt Nam và Việt Nam đang thuộc nhóm các quốc gia thải ra rác thải nhựa đại dương nhiều nhất Châu Á. Chống ô nhiễm nhựa là trách nhiệm của toàn cầu, trong đó có Việt Nam. Một trong những giải pháp cho vấn đề này là sự ra đời của vật liệu nhựa phân hủy sinh học, được kỳ vọng là vật liệu có thể thay thế nhựa, giảm bớt việc sản xuất nhựa, đặc biệt là các loại sản phẩm nhựa dùng một lần.

Vật liệu nhựa phân hủy sinh học là loại nhựa có khả năng phân hủy thành các chất hữu cơ, CO2, H2O và các sinh khối khác dưới tác động của vi sinh vật trong điều kiện tự nhiên hoặc trong điều kiện xử lý sinh học. Thời gian phân hủy của nhựa phân hủy sinh học thường ngắn hơn nhiều so với nhựa thông thường, từ vài tháng đến vài năm. Nhựa phân hủy sinh học có thể làm từ i) nguyên liệu có nguồn gốc tái tạo (như tinh bột ngô, khoai, sắn….), trong quá trình sản xuất chúng tiết kiệm năng lượng và thải ra ít carbon hơn – biobased; hoặc làm từ ii) nguyên liệu có nguồn gốc hóa thạch – Fossibased (dầu mỏ). Và có 1 điểm thú vị là nhựa phân hủy sinh học có nguồn gốc tái tạo được gọi là dòng vật liệu bio-based, nhưng không phải vật liệu nào gắn mác bio-based cũng có thể phân hủy sinh học. Vẫn có vật liệu được làm từ dầu-có nguồn gốc sinh học như mía, nhưng không có khả năng phân hủy sinh học mà cụ thể là các loại PP, PE có nguồn gốc đường mía, ngô

Để hiểu rõ hơn, dưới đây là sơ đồ liệt kê các loại polyme được sử dụng phổ biến nhất thường được gọi là “nhựa sinh học – bioplastic”, trong đó các loại nhựa phân hủy sinh học hoàn toàn nằm ở ô 2 và ô 4.

 

Hai loại vật liệu nhựa phân hủy sinh học phổ biến

 Điển hình trên thị trường hiện nay có hai loại vật liệu nhựa phân hủy sinh học phổ biến là PBAT và PLA, cùng điểm qua một vài sự khác biệt giữa hai loại vật liệu này để thấy được ưu và nhược điểm của chúng.

 

Loại	PBAT (Polybutylene Adipate Terephthalate)	PLA (Polylactic Acid)
	fossil-based	bio-based
Thành phần	PBAT poly (butylene terephthalate adipate) là một loại nhựa phân hủy sinh học dựa trên hóa dầu, xuất phát từ ngành công nghiệp hóa dầu. Các monome chính là axit terephthalic, butylene glycol và axit adipic.	Bản chất PLA là axit lactic. Họ sản xuất bằng cách nghiền ngô và các loại cây có vỏ khác, lấy chiết xuất tinh bột từ chúng, sau đó biến tinh bột thành glucose chưa tinh khiết. Sau đó, glucose được lên men theo cách tương tự như sản xuất bia hoặc rượu, và cuối cùng thu được monome axit lactic thông qua quá trình tinh chế. Axit lactic sau đó được xử lý thành axit polylactic thông qua lactide.
Tính chất	PBAT là một loại polymer bán tinh thể. Nhiệt độ kết tinh thường khoảng 110 độ C, điểm nóng chảy khoảng 130 độ C và mật độ nằm trong khoảng 1,18g / ml đến 1,3g / ml. Độ kết tinh của PBAT khoảng 30% và độ cứng bờ trên 85. Hiệu suất xử lý PBAT như LDPE, có thể sử dụng quy trình tương tự để thổi màng. Các tính chất cơ học của PBA và PBT có độ dẻo tốt, độ giãn dài khi đứt, khả năng chịu nhiệt và chống va đập tốt. Do đó, PBAT thường được sử dụng cho các sản phẩm phân hủy, chủ yếu để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của sản phẩm và giảm giá thành	PLA là chất rắn trong suốt màu vàng nhạt có độ ổn định nhiệt tốt. Nhiệt độ xử lý là 170 ~ 230 độ C và có khả năng kháng dung môi tốt. Nó có thể được xử lý theo nhiều cách, chẳng hạn như ép, kéo sợi, phun thổi. Tương tự như PP và tương tự như PS ở độ trong suốt, PLA nguyên chất không thể được sử dụng trực tiếp để tạo ra các sản phẩm. PLA mặc dù có độ bền và mô đun nén cao nhưng cứng, độ dẻo dai kém, thiếu tính linh hoạt và đàn hồi, dễ uốn cong và biến dạng, khả năng chống va đập và chống rách kém. PLA thường được mix thêm một số chất để có thể xử lý thành các sản phẩm
Hiệu suất	PBAT dẻo và dai nên phù hợp với nhiều ứng dụng như đóng gói thực phẩm và túi mua sắm có thể phân hủy sinh học	PLA cứng và giòn, khiến nó phù hợp hơn cho các ứng dụng cần độ cứng và độ ổn định kích thước, chẳng hạn như dao kéo, ống hút và bao bì cho thiết bị điện tử
Khả năng phân hủy sinh học và khả năng ủ phân	Cả PBAT và PLA đều có khả năng phân hủy sinh học và có thể ủ phân, nhưng PBAT có tốc độ phân hủy nhanh hơn so với PLA, nghĩa là nó sẽ phân hủy nhanh hơn trong môi trường
Năng lực sản xuất	nguyên liệu thô để sản xuất PBAT được cho là dễ kiếm hơn, công nghệ sản xuất hoàn thiện hơn	nguyên liệu thô chủ yếu lactide, đến từ lương thực, nên còn hạn chế do liên quan đến vấn đề an ninh lương thực
Chi phí	PLA thường đắt hơn so với PBAT

Việc nghiên cứu và sản xuất ra nhựa phân hủy sinh học được coi cách mạng “xanh” trong công nghiệp nhựa. Lý do là vì chúng mang đến rất nhiều ưu điểm mà nhựa truyền thống không có được.

Nhựa phân hủy sinh học phân hủy hoàn toàn thành CO2, H2O, mùn… những chất thân thiện, an toàn cho môi trường. Đặc tính này “ưu việt” hơn nhựa truyền thống – vốn không thể phân hủy mà chỉ bị phân rã thành những hạt vi nhựa nhỏ và tồn tại hàng trăm năm trong môi trường tự nhiên.

Thêm vào đó, ưu điểm của nhựa phân hủy sinh học còn là khả năng có thể tái sinh. Những loại nhựa này không chỉ mất ít thời gian để phân hủy mà còn có thể chuyển hóa thành phần sinh học hoặc làm khí sinh học thông qua quá trình hữu cơ, góp phần vào tăng độ phì nhiêu cho đất và giảm bớt được gánh nặng ô nhiễm môi trường do rác thải truyền thống gây ra. Đây được gọi là chu trình tái sinh của vật liệu.

Không chỉ có ích cho môi trường, nhựa phân hủy sinh học còn an toàn với sức khỏe người dùng. Khi xử lý các sản phẩm nhựa phân hủy sinh học thì chỉ cần chôn lấp, không cần đốt như rác thải nhựa thông thường nên sẽ hạn chế tối đa các loại khí độc hại như furan hay dioxin – các chất gây ra bệnh lý nghiêm trọng ở người như ung thư.

Ứng dụng của vật liệu nhựa phân hủy sinh học

Đầu tiên phải nhắc đến các sản phẩm nhựa sử dụng một lần, các sản phẩm từ nhựa phân hủy sinh học có thể hoàn toàn thay thế cho những sản phẩm nhựa dùng một lần không được phân hủy. Việc sản xuất các túi, ống hút, cốc nhựa, hộp đựng thức ăn nhanh, dao thìa dĩa, …. từ nhựa phân hủy sinh học thậm chí còn tạo ra được các sản phẩm có tính chất vật lý gần giống nhựa nhất và giá thành thấp hơn so với các sản phẩm thay thế nhựa khác, ví dụ như sản phẩm làm từ tre, gỗ, gạo, giấy…

Ngoài ra, vật liệu nhựa phân hủy sinh học hiện nay cũng đã được nghiên cứu và áp dụng sử dụng thay thế nhựa trong rất nhiều lĩnh vực, từ những sản phẩm mỏng nhẹ như màng bọc thực phẩm, màng phủ nông nghiệp, túi rác, túi shopping, …. đến các sản phẩm yêu cầu tính cứng, rắn, độ bền cao và độ an toàn đặc thù hơn như vật tư y tế, đồ dùng dụng cụ cho em bé (bát ăn dặm, gặm nướu, ti giả …), bao bì thực phẩm.

Xu thế tại Việt Nam?

Nói không với bao bì nhựa dùng một lần khó phân hủy là một mục tiêu chung mà toàn cầu đang nhắm tới. Nhận định về định hướng này, TS. Nguyễn Lê Thăng Long – Chủ tịch Hiệp hội Nhà sản xuất sản phẩm thân thiện môi trường Việt Nam (EPMA) cho biết, việc đầu tư sản xuất bao bì nhựa phân hủy sinh học là sự lựa chọn “không mạo hiểm”. Bởi lẽ, trên thế giới, thị trường bao bì phân hủy sinh học đã đạt giá trị 81.7 tỷ USD năm 2020 và kỳ vọng đạt 118.85 tỷ USD vào năm 2026. Trong khi Châu Âu và Mỹ đã có lệnh cấm túi nilon 1 lần thì Châu Á và Châu Đại Dương là thị trường tiềm năng cho bao bì phân hủy sinh. Công suất nhựa phân hủy sinh học dự báo tăng mạnh trong những năm tới.

Tại Việt Nam, dù chưa có nhiều ưu đãi đối với bao bì phân hủy sinh học song lộ trình cấm nhựa sử dụng một lần và túi nilon khó phân hủy đến năm 2030 cũng sẽ tạo động lực cho phát triển thị trường bao bì phân hủy sinh học ở Việt Nam trong tương lai.