Sản xuất nhựa sinh học bền vững bằng phụ phẩm nông nghiệp

Với xu thế chung của toàn cầu là tiến tới loại bỏ túi nilon và các sản phẩm từ nhựa, thay thế từng bước bằng các sản phẩm thân thiện với môi trường. Vì thế sự ra đời của nhựa sinh học trên thế giới không nằm ngoài xu thế phát triển sản phẩm thân thiện môi trường. 

Sự ra đời của nhựa sinh học là điều tất yếu, lý do là bởi:

Do rác thải nhựa đang có tác động rất tiêu cực đối với môi trường và con người.

Do thời gian phân hủy của nhựa truyền thống rất dài, mất đến 100 – 1.000 năm.

Nhựa truyền thống làm từ nguyên liệu hóa thạch hữu hạn có thể cạn kiệt bất cứ lúc nào, nên việc thay thế bằng nguyên liệu tái tạo là rất cần thiết.

Vì thế có thể thấy việc nghiên cứu những vật liệu từ tự nhiên và áp dụng nhựa sinh học vào cuộc sống là giải pháp rất cần thiết để bảo vệ hành tinh của chúng ta.

Nhựa sinh học là loại nhựa có thể phân hủy sinh học được cấu tạo từ các chất sinh học trái ngược với nguyên liệu dầu mỏ. Theo một nghiên cứu mới, chúng có thể được phát triển với các phương pháp hiệu quả hơn về chi phí, và thân thiện với môi trường từ các sản phẩm phụ thu được từ quá trình sản xuất nông nghiệp bao gồm râu ngô, cỏ, gỗ...

Joshua Yuan, nhà khoa học AgriLife Research, và cũng là giáo sư chủ nhiệm Khoa Sinh học Tổng hợp và Sản phẩm Tái tạo tại Trường Đại học Nông nghiệp và Khoa học Đời sống Texas A&M giải thích: "Phương pháp mới cho phép tối ưu hóa chất lignin thân thiện với môi trường và giúp tiết kiệm, là yếu tố cốt lõi của nhựa sinh học được sử dụng trong các vật dụng hàng ngày như bao bì thực phẩm".

Dự án trị giá 2,4 triệu đô la này đã được hỗ trợ bởi Văn phòng Công nghệ Năng lượng Sinh học Năng lượng Tái tạo và Hiệu quả Năng lượng của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Yuan và các nhà nghiên cứu khác đang đệ trình các yêu cầu trong giai đoạn tiếp theo để được tài trợ thêm cho dự án.

Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Cải tiến các phương pháp chiết xuất lignin

Hiện nay, một trong những thách thức chính mà các nhà máy lọc nhiên liệu sinh học phải đối mặt là phải chiết xuất và sử dụng hiệu quả chất lignin. Nghiên cứu của Yuan hoạt động dựa trên nghiên cứu trước đây về các phương pháp chiết xuất lignin nâng cao.

Để khắc phục những khó khăn này, phương pháp mới được gọi là 'Quy trình điều hòa bổ sung phân chất lignin (PIPOL)" có thể giúp điều hòa và lên men lignin, chuyển hóa nó thành chất chuyên dụng đặc biệt dễ dàng làm nên vật liệu nhựa sinh học.

Yuan giải thích: "Quy trình của chúng tôi sử dụng năm công nghệ xử lý lignin để sản xuất nhiên liệu sinh học và nhựa với chi phí thấp hơn".

"Đổi mới là chìa khóa để đạt được tăng trưởng và sử dụng rộng rãi hơn chất dẻo phân hủy sinh học. Yuan nhận xét: "Việc thương mại hóa quy trình phân tách, lên men chất lignin từ râu ngô, cỏ, phụ phẩm nông nghiệp có thể tạo ra những bước tiến đáng kể trong việc tạo ra chất liệu nhựa sinh học dẻo, bền vững với môi trường".

Yuan cũng ca ngợi nghiên cứu về tính bền vững của công trình mới này:  Ở Mỹ, chúng ta đang sản xuất hơn 300 triệu tấn nhựa mỗi năm", ông giải thích. "Điều quan trọng là phải thay thế những thứ đó bằng nhựa có thể phân hủy sinh học. Công việc này cung cấp một con đường để sản xuất nhựa sinh học từ chất thải nông nghiệp thông thường như râu ngô, các loại cỏ và gỗ khác.

"Chúng tôi nghĩ rằng nghiên cứu này rất phù hợp về mặt công nghiệp và có thể giúp tạo điều kiện cho các ngành công nghiệp chế biến sinh học và polyme đạt được hiệu quả cao hơn và có nhiều cơ hội hơn về mặt kinh tế".

Các phụ phẩm nông nghiệp như râu ngô và các loại cỏ khác là nguồn nguyên liệu thay thế cho các nhà máy nhiên liệu sinh học, Yuan giải thích. Nhưng điều này sẽ thiết lập thêm các nguồn doanh thu tiềm năng cho cả nông dân và lĩnh vực giao thông vận tải vận chuyển nguyên liệu thô đã thu hoạch, và cây trồng phụ phẩm đến các nhà máy sinh học.

Yuan kết luận: "Chúng tôi đã chứng minh rằng, nhựa sinh học từ các nhà máy chế biến sinh học lignocellulosic có thể có lợi hơn về mặt kinh tế, điều này mở ra con đường mới để sử dụng chất thải nông nghiệp để sản xuất nhựa phân hủy sinh học. Khám phá này sẽ giảm thiểu những thay đổi khí hậu toàn cầu, thông qua việc thay thế nhiên liệu hóa thạch và chất dẻo khó phân hủy, bằng chất dẻo tái tạo và dễ phân hủy sinh học."