Tel: (+84) 916 697 667 - E-mail: info@biostarch.vn

Khám phá cách sản xuất nhựa sinh học cơ bản

Share on facebook
Share on Facebook
Share on twitter
Share on Twitter
Share on linkedin
Share on Linkdin
Share on pinterest
Share on Pinterest

Khái niệm “nhựa sinh học” tuy đã xuất hiện trong nhiều năm trở lại đây, thế nhưng nó vẫn khá mới mẻ tại Việt Nam. Và rất nhiều người thắc mắc rằng, nguyên liệu và cách sản xuất nhựa sinh học như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu cùng chúng tôi trong bài viết dưới đây nhé.

1/ Nhựa sinh học – đột phá mới trong ngành sản xuất nhựa

Hầu hết các đồ dùng bằng nhựa trong cuộc sống đều được sản xuất từ nhựa tổng hợp. Nguồn gốc của loại nhựa này chính là từ các nguyên liệu hóa thạch nên không có khả năng phân hủy.

Thế nhưng có một thực tế không phải ai cũng biết, đó là các nguyên liệu hóa thạch có trữ lượng giới hạn. Đây cũng chính là một trong những nguy cơ đe dọa đến môi trường sống nghiêm trọng. Và nhựa sinh học là một giải pháp thay thế hoàn hảo cho nhựa tổng hợp nhờ nguồn nguyên liệu xanh và khả năng tự phân hủy.

Nhựa sinh học là một giải pháp thay thế hoàn hảo cho nhựa tổng hợp giúp bảo vệ môi trường
Nhựa sinh học là một giải pháp thay thế hoàn hảo cho nhựa tổng hợp giúp bảo vệ môi trường

Nhựa sinh học được sản xuất bởi nguồn tinh bột của thực vật như lúa mì, ngô, củ cải,… và một số nguyên liệu mới khác. Những sản phẩm được làm nên từ loại vật liệu này sử dụng để làm dụng cụ ăn uống, bao bị đựng thực phẩm,… với nhu cầu ngày càng tăng tại nhiều nước.

Tuy nhiên, vấn đề về an ninh lương thực cũng là một trong những thách thức lớn đối với công nghệ sản xuất nhựa sinh học. Vì thế, yêu cầu đòi hỏi những nguồn nguyên liệu mới thay thế là một trong những yêu cầu cấp bách.

Tại một số quốc gia, việc thay thế nguyên liệu từ tinh bột bằng mùn cưa, bột gỗ,… hay những thành phần tự nhiên đã được ứng dụng để sản xuất vật liệu “xanh” này. Các sản phẩm được tạo ra mang lại giá trị lớn về tính ứng dụng cũng như kinh tế.

Các sản phẩm từ nhựa sinh học tuy vẫn có hàm lượng polyme gốc dầu mỏ, thế nhưng tỷ lệ này không cao. Nhiều công nghệ mới phát triển đã thay thế hoàn toàn loại polyme này bằng polyme sinh học nhằm tăng khả năng bảo vệ sức khỏe và môi trường.

Những sản phẩm thải ra môi trường được làm từ nhựa sinh học có thời gian phân hủy từ 1-2 năm so với nhựa tổng hợp là hàng trăm năm. Nhựa sinh học sau khi phân hủy sẽ ở dạng nước, khí CO2 và các sinh khối nên vô cùng thân thiện với môi trường.

Những sản phẩm thải ra môi trường được làm từ nhựa sinh học có thời gian phân hủy từ 1-2 năm
Những sản phẩm thải ra môi trường được làm từ nhựa sinh học có thời gian phân hủy từ 1-2 năm

Những sản phẩm thải ra môi trường được làm từ nhựa sinh học có thời gian phân hủy từ 1-2 năm

Ngoài ra, nhựa sinh học không chứa các thành phần kim loại nặng nên và độc tố. Lượng khí CO2 phát thải trong quá trình đốt cũng chỉ bằng 70-75% so với nhựa tổng hợp.

2/ Các nguyên liệu mới trong ngành sản xuất nhựa sinh học

Nguồn nguyên liệu chính sản xuất nhựa sinh học chính là từ tinh bột của các loại lương thực. Thế nhưng đây cũng chính là khó khăn ảnh hưởng đến sản lượng của quy trình sản xuất nhựa sinh học. Các nghiên cứu khoa học mới hiện vẫn đang nỗ lực tìm kiếm những nguyên liệu có thể thay thế cho tinh bột để đáp ứng nhu cầu này.

Vỏ tôm

Với một phát minh mới, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng vỏ tôm hoàn toàn có khả năng trở thành nguyên liệu sản xuất nhựa sinh học. Trong vỏ tôm có chứa chitosan. Hoạt chất này sẽ được chiết xuất và đưa vào quy trình tạo ra nhựa sinh học.

Cách sản xuất nhựa sinh học từ nguyên liệu vỏ tôm không đòi hỏi công nghệ cao mà chỉ sử dụng phương pháp và kỹ thuật thông thường. Chính vì thế, chi phí sản xuất từ nguyên liệu này khá rẻ.

Loại nhựa sinh học được tạo ra từ vỏ tôm có tên gọi là nhựa Shrilk. Đây là kết quả của sự kết hợp từ chitosan chiết xuất từ vỏ tôm và protein chiết xuất từ tơ lụa. Nhựa Shrilk không có màu, độ trong suốt tương tự như vỏ tôm.

Nhựa sinh học được tạo ra từ vỏ tôm có tên gọi là Shrilk
Nhựa sinh học được tạo ra từ vỏ tôm có tên gọi là Shrilk

Nhựa Shrilk có tính chất dẻo và rất chắc, ứng dụng vào ngành điện tử sản xuất điện thoại di động hay các quân cờ. Và có một điểm đặc biệt trở thành ưu điểm lớn của các sản phẩm làm từ loại nhựa này đó chính là thời gian phân hủy rất ngắn. Trong 2-3 tuần sau khi thải ra ngoài môi trường, các sản phẩm làm từ nhựa Shrilk sẽ phân hủy thành nguồn dinh dưỡng mà thực vật có thể hấp thụ.

Hạt quả bơ

Hạt quả bơ có thể được tận dụng để làm nguyên liệu sản xuất nhựa sinh học. Cách chế tạo nhựa sinh học từ hạt bơ khá giống với quy trình thông thường nên tiết kiệm được chi phí sản xuất. Nhựa sinh học từ hạt bơ có thời gian phân hủy khoảng từ 8-10 tháng tùy vào điều kiện môi trường và vi khuẩn tồn tại trong đất.

Các loài thực vật

Nhựa sinh học hoàn toàn có thể được sản xuất từ nguyên liệu là các loài thực vật. Nhựa này có tên gọi là polyhydroxybutyrate (PHB) với đặc tính phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường. Sau khi phân hủy, PHB còn khả năng trung hòa lượng khí CO2 nên nó được xem là nguồn nguyên liệu bền vững cần được khai thác trong tương lai.

Polyhydroxybutyrate (PHB) sản xuất nên nhựa dẻo, butanol và propylene và các hóa chất công nghiệp khác. Loài thực vật được lựa chọn để sản xuất vật liệu nhựa sinh học đó chính là cỏ switchgrass biến đổi gen. Quy trình chế tạo nên dòng sản phẩm này không đòi hỏi kỹ thuật cao nên tiết kiệm được chi phí sản xuất.

Nguồn nguyên liệu tái tạo

Nguồn nguyên liệu tái tạo được nhắc đến ở đây chính là mía đường, ngô và nhựa của các loại cây lá kim. Nhựa sinh học được sản xuất từ các thành phần này được ứng dụng trong ngành sản xuất miếng cấy ghép y tế và bao bì thực phẩm.

Mía đường là một trong những nguyên liệu tái tạo sử dụng để sản xuất nhựa sinh học
Mía đường là một trong những nguyên liệu tái tạo sử dụng để sản xuất nhựa sinh học

Mía đường là một trong những nguyên liệu tái tạo sử dụng để sản xuất nhựa sinh học

Khí CO2

Đây chính là một phương pháp sản xuất mang tính đột phá của hãng xe ô tô Ford. CO2 được tái chế và sử dụng để tạo ra sản phẩm nệm mút với chất lượng đạt chuẩn.

Vật liệu được sản xuất từ CO2 có thể sử dụng để chế tạo để làm ghế, ứng dụng dưới mui xe. Ngoài ra, hãng xe này còn đang tiếp tục nghiên cứu nguồn nguyên liệu từ rơm, xơ dừa, cà rốt, đậu nành,… để tạo nên các chi tiết trong những chiếc ô tô của mình.

Vỏ hạt điều

Nhựa sinh học được chế tạo từ vỏ hạt điều được ứng dụng trong ngành điện tử. Với nhiều đặc tính ưu việt là chịu nhiệt, chịu nước tốt với độ bền cao và thân thiện với môi trường. Nhựa từ vỏ hạt điều được sử dụng tạo nên các chi tiết của các sản phẩm điện tử như máy tính, điện thoại.

Ngoài các nguyên liệu kể trên, một số sản phẩm nhựa sinh học còn được tạo ra nhờ vào nguyên liệu như tảo biển, mỡ cá, thân cây mía,… có thời gian phân hủy ngắn. Đây chính là những bước tiến lớn giúp môi trường trở nên “khỏe mạnh” trong sạch hơn và giảm các nguy cơ biến đổi khí hậu.

Nhựa sinh học được chế tạo từ vỏ hạt điều được ứng dụng trong ngành điện tử
Nhựa sinh học được chế tạo từ vỏ hạt điều được ứng dụng trong ngành điện tử

3/ Cách sản xuất nhựa sinh học từ tinh bột

Về cơ bản, nguồn nguyên liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành sản xuất nhựa sinh học vẫn là từ tinh bột của các loại lương thực. Về tỷ lệ các thành phần nguyên liệu cụ thể theo khối lượng sẽ là tinh bột biến tính chiếm 25-50%, nhựa tổng hợp tự hủy sinh học chiếm 10- 40%, nhựa tổng hợp chiếm 5-15%, chất ái lực chiếm 8-10%, chất kết hợp: 1-3% và các chất phụ gia chiếm 1-15%.

Yêu cầu về thành phần

Tinh bột biến tính sử dụng để là nhựa sinh học cần trải qua quá trình nghiền mịn để đảm bảo kích cỡ khoảng 10µm. Trong quy trình này, tinh bột sẽ được trộn cùng chất đệm có tác dụng giúp phân tán và bôi trơn.

Các chất đệm giúp bôi trơn được lựa chọn là dung môi có điểm sôi cao. Có thể lựa chọn một trong các chất đó là sáp polyethylene, dầu trắng, acid stearic, polyethylene oxide,… Chất đệm có tác dụng phân tán sử dụng thông thường sẽ là 1,3-distearic glyceric ester (DSGE).

Tinh bột biến tính trộn cùng các chất đệm trải qua quá trình nghiền mịn và ly tâm
Tinh bột biến tính trộn cùng các chất đệm trải qua quá trình nghiền mịn và ly tâm

Yêu cầu về nhựa tổng hợp tự hủy sinh học để sản xuất nhựa sinh học đó là loại polyme tự hủy sinh học. Nhóm chất được lựa chọn là một trong số nhóm ester, nhóm carboxyl, nhóm xeton hoặc nhóm nhóm hydroxyl hay polybutyl succinate (PBS), polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA),…

Yêu cầu về nhựa tổng hợp đó là các chất đồng trùng hợp alkene. Các chất này sẽ thuộc nhóm carboxyl, este hoặc hydroxyl. Các chất đồng trùng hợp như ethylene và vinyl acetate (EVA), ethylene và vinyl alcohol, đồng trùng hợp ethylene và acrylic acetate (EAA). Cách sản xuất nhựa sinh học kỹ thuật cao có thể sẽ trộn các chất đồng trùng hợp này với nhau trong quá trình thực hiện.

Một số các chất khác sẽ được phối trộn trong quá trình sản xuất nhựa sinh học để đảm bảo chất lượng tốt nhất. Trong đó, glycerol và polyvinyl alcohol (PVA) được lựa chọn có tác dụng như chất ái lực. Chất kết hợp đó là epoxide, là một  peroxide hữu cơ. Chất phụ gia có thể lựa chọn một trong các thành phần là ethyl acetate, silicate, calcium carbonate, sorbitol, calcium stearate,…

Quy trình sản xuất nhựa sinh học từ tinh bột

Bước 1: Tinh bột trải qua quá trình khử nước ở nhiệt độ điều chỉnh từ 160-1700C sau đó sẽ được nghiền thật mịn. Khi này, các chất đệm sẽ được thêm vào với tỷ lệ đã được cân đối và nghiền cùng với tinh bột để đạt kích thước theo yêu cầu khoảng 10 µm. Hỗn hợp tinh bột và chất đệm sẽ được tách nhau ra bằng máy ly tâm.

Bước 2: Trộn tinh bột với các chất đã được lựa chọn gồm có nhựa tổng hợp tự hủy sinh học, nhựa tổng hợp, chất ái lực, chất kết hợp và chất phụ gia. Quy trình khuấy trộn các nguyên liệu sẽ sử dụng máy với tốc độ 1000 – 2800 rpm trong khoảng thời gian từ 5 – 20 phút với nhiệt độ khuấy trộn trong khoảng từ 30 – 1200C.

Bước 3: Hỗn hợp sau khi thu được từ quá trình khuấy trộn sẽ được cho vào máy đùn 2 mã lực. Quá trình trộn kết hợp sẽ được thực hiện với áp suất từ 5-20 Mpa trong nhiệt độ từ 120-2200C trong vòng từ 3-12 phút. Sau khi hoàn tất, các chất sẽ hòa trộn với nhau và tạo thành polyme.

Bước 4: Polymer được làm lạnh rồi tạo thành các hạt. Những hạt nhựa sinh học này có màu trắng, được sử dụng để làm thành các sản phẩm như túi xách, bao bì thực phẩm, vật dụng đựng đồ ăn,…

Có một điểm lưu ý đó là tỷ lệ các thành phần sẽ thay đổi tùy thuộc vào mong muốn đặc tính của sản phẩm ra sao. Đó có thể là độ đàn hồi, độ cứng, độ bền,… trong phạm vi nhất định.

Nhựa sinh học sau khi phân hủy vô cùng thân thiện với môi trường
Nhựa sinh học sau khi phân hủy vô cùng thân thiện với môi trường

Các công nghệ sản xuất nhựa sinh học hiện đại tại Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế, chính vì thế, để tìm mua sản phẩm hạt nhựa sinh học khá khó khăn. Thế nhưng với công ty BIOSTARCH, mọi nhu cầu của các khách hàng về tìm mua sản phẩm hạt nhựa sinh học sẽ được giải quyết. Để tham khảo chi tiết về sản phẩm cũng như giá cả, bạn vui lòng truy cập vào website: https://biostarch.vn/# để biết thêm thông tin chi tiết nhé.

Cách sản xuất nhựa sinh học sẽ tùy thuộc vào nguyên liệu mà bạn sử dụng. Thế nhưng trong khuôn khổ của bài viết, chúng tôi đã phần nào cung cấp những thông tin cơ bản nhất về ngành nhựa sinh học cũng như quy trình sản xuất từ nguyên liệu phổ biến nhất là tinh bột. Hy vọng bạn đã có được những kiến thức bổ ích.

Trả lời

13 + seven =

Đóng Menu
×
×

xe đẩy