Rác thải nhựa là một vấn đề môi trường lớn ảnh hưởng đến hành tinh của chúng ta. Để giải quyết vấn đề này, nhiều công ty và nhà nghiên cứu đã tìm cách làm cho vật liệu nhựa có thể phân hủy sinh học. Một trong những giải pháp ấy là thêm một loại phụ gia đặc biệt vào chất liệu nhựa giúp dễ phân hủy trong môi trường.
Trong blog này, chúng ta sẽ khám phá các loại phụ gia khác nhau được sử dụng để làm cho nhựa có thể phân hủy sinh học, các phương pháp kiểm tra khả năng phân hủy sinh học được sử dụng để đo lường hiệu quả của chúng.
Đọc thêm: Nhựa sinh học được làm từ gì? Các cách làm ra nhựa sinh học
1. Phụ gia phổ biến để tạo ra nhựa phân hủy sinh học
1.1. Tinh bột
Nguồn: Green Dot Bioplastics
Tinh bột là một loại polymer carbohydrate tự nhiên có thể được chiết xuất từ thực vật như ngô, lúa mì và khoai tây. Nó có thể được thêm vào như một chất phụ gia cho nhựa để tăng khả năng phân hủy sinh học của nó.
Đặc điểm: Nhựa gốc tinh bột dễ bị vi sinh vật trong môi trường phân hủy do có nguồn gốc tự nhiên. Tinh bột cũng có thể cải thiện tính linh hoạt và dẻo dai của vật liệu nhựa. Tuy nhiên, nhựa làm từ tinh bột có thể dễ bị ẩm, điều này có thể ảnh hưởng đến tính chất cơ học của chúng.
Ưu điểm: Việc sử dụng tinh bột làm chất phụ gia để tạo ra nhựa phân hủy sinh học có một số ưu điểm. Thứ nhất, nó là một nguồn tài nguyên tái tạo có thể thu được từ nhiều nguồn thực vật khác nhau, làm cho nó trở thành một chất thay thế thân thiện với môi trường cho nhựa truyền thống. Thứ hai, tinh bột có hiệu quả về chi phí và có thể dễ dàng chế biến thành nhiều loại sản phẩm, từ vật liệu đóng gói đến đồ dùng. Thứ ba, nhựa làm từ tinh bột có thể làm giảm tác động tiêu cực của chất thải nhựa đối với môi trường.
Nhược điểm: Mặc dù có những ưu điểm nhưng nhựa làm từ tinh bột có một số hạn chế. Chúng có thể không phân hủy hoàn toàn trong mọi môi trường và có thể yêu cầu các điều kiện cụ thể, chẳng hạn như nhiệt độ và độ ẩm cao, để quá trình phân hủy sinh học xảy ra. Chúng cũng có thể bị giảm độ bền và độ bền so với nhựa truyền thống, điều này có thể hạn chế việc sử dụng chúng trong một số ứng dụng. Ngoài ra, việc sử dụng tinh bột làm chất phụ gia có thể làm tăng chi phí sản xuất, điều này có thể hạn chế các nhà sản xuất chấp nhận nó.
1.2. Tăng cường sinh học
Nguồn: EnviroZyme
Tăng cường sinh học là một quá trình liên quan đến việc thêm vi sinh vật vào nhựa để tăng cường khả năng phân hủy sinh học của nó. Các vi sinh vật có thể xuất hiện tự nhiên hoặc được đưa vào nhựa một cách nhân tạo.
Đặc điểm: Tăng cường sinh học có thể cải thiện khả năng phân hủy của nhựa trong môi trường tự nhiên, chẳng hạn như bãi chôn lấp hoặc cơ sở ủ phân. Các vi sinh vật tiêu thụ nhựa, phá vỡ nó thành các phân tử nhỏ hơn mà môi trường có thể hấp thụ được. Tuy nhiên, hiệu quả của tăng cường sinh học có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như loại nhựa, cộng đồng vi sinh vật có trong môi trường và sự sẵn có của các chất dinh dưỡng.
Ưu điểm: Tăng cường sinh học là một giải pháp tự nhiên và bền vững đối với chất thải nhựa. Nó có thể được sử dụng để phân hủy sinh học các loại nhựa không dễ bị phân hủy, chẳng hạn như polyetylen. Hơn nữa, nó có khả năng đẩy nhanh quá trình phân hủy sinh học, giảm thời gian rác thải nhựa tồn tại trong môi trường. Tăng cường sinh học cũng có thể nâng cao khả năng phân hủy sinh học tổng thể của nhựa, khiến chúng trở nên thân thiện với môi trường hơn.
Nhược điểm: Hiệu quả của tăng cường sinh học có thể bị hạn chế bởi một số yếu tố, chẳng hạn như nhu cầu về các điều kiện môi trường cụ thể cho sự phát triển và hoạt động của vi sinh vật. Tăng cường sinh học cũng có thể có những tác động tiêu cực tiềm ẩn đối với môi trường nếu các vi sinh vật được đưa vào cạnh tranh hoặc thay thế cộng đồng vi sinh vật hiện có. Hơn nữa, hiệu quả của tăng cường sinh học để quản lý chất thải nhựa quy mô lớn đòi hỏi phải nghiên cứu và phát triển thêm.
1.3. Phụ gia chống oxy hóa
Nguồn: ACS Sustainable Chemistry & Engineering
Các chất phụ gia chống oxy hóa là các hợp chất hóa học được thêm vào nhựa để đẩy nhanh quá trình phân hủy của nó. Chúng hoạt động bằng cách bắt đầu quá trình oxy hóa phân hủy nhựa thành các phân tử nhỏ hơn có thể bị vi sinh vật phân hủy sinh học.
Đặc điểm: Các chất phụ gia chống oxy hóa có thể làm tăng khả năng phân hủy sinh học của nhựa, làm cho chúng thân thiện hơn với môi trường. Chúng cũng tiết kiệm chi phí và có thể được thêm vào nhiều loại vật liệu nhựa. Tuy nhiên, hiệu quả của các chất phụ gia chống oxy hóa có thể khác nhau tùy thuộc vào loại nhựa, liều lượng và phương pháp sử dụng chất phụ gia cũng như các điều kiện môi trường.
Ưu điểm: Việc sử dụng các chất phụ gia chống oxy hóa có một số ưu điểm. Thứ nhất, chúng có thể giảm thời gian rác thải nhựa tồn đọng trong môi trường, có khả năng giảm tác động tiêu cực của rác thải nhựa đối với hệ sinh thái. Thứ hai, các chất phụ gia chống oxy hóa có thể dễ dàng kết hợp vào các quy trình sản xuất nhựa hiện có, làm cho nó trở thành một lựa chọn khả thi cho các nhà sản xuất để sản xuất các sản phẩm nhựa có thể phân hủy sinh học. Thứ ba, chúng tiết kiệm chi phí và có thể áp dụng cho nhiều loại vật liệu nhựa.
Nhược điểm: Hiệu quả của các chất phụ gia chống oxy hóa có thể bị hạn chế bởi các yếu tố như nhu cầu về các điều kiện môi trường cụ thể để phân hủy, khả năng giải phóng các chất phụ gia độc hại trong quá trình phân hủy và khả năng phân hủy không hoàn toàn, có thể dẫn đến vi nhựa. Hơn nữa, việc sử dụng các chất phụ gia chống oxy hóa có thể không giải quyết được nguyên nhân gốc rễ của việc tạo ra chất thải nhựa, đó là việc sử dụng quá mức và xử lý vật liệu nhựa không đúng cách.
2. Kiểm tra khả năng phân hủy sinh học của nhựa
Nguồn: BioCycle
Để xác định hiệu quả của các chất phụ gia làm cho nhựa phân hủy sinh học, điều quan trọng là phải tiến hành thử nghiệm khả năng phân hủy sinh học, đây là một quá trình đo lường khả năng phân hủy của nhựa trong môi trường tự nhiên.
Có một số phương pháp được sử dụng để kiểm tra khả năng phân hủy sinh học của nhựa, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong phần này, chúng ta sẽ khám phá cách kiểm tra khả năng phân hủy sinh học của nhựa bằng các kỹ thuật khác nhau này.
ASTM D5511 – 18
Định nghĩa: ASTM D5511-18 là phương pháp thử tiêu chuẩn hóa được sử dụng để xác định khả năng phân hủy sinh học kỵ khí của vật liệu nhựa trong điều kiện phân hủy kỵ khí hàm lượng chất rắn cao. Thử nghiệm đo lượng khí sinh học được tạo ra trong quá trình phân hủy kỵ khí, đóng vai trò như một chỉ số về khả năng phân hủy sinh học của nhựa.
Quy trình: Thử nghiệm được thực hiện bằng cách thêm một mẫu nhựa, chất cấy có chứa vi sinh vật kỵ khí và bùn vào một bình kín mô phỏng các điều kiện chôn lấp. Bình này sau đó được ủ ở một nhiệt độ cụ thể và được theo dõi theo thời gian để đánh giá lượng khí sinh học được tạo ra. Khí sinh học được tạo ra trong quá trình thử nghiệm có thể được phân tích để xác định hàm lượng khí metan và tốc độ phân hủy sinh học.
Ứng dụng: Thử nghiệm này đặc biệt hữu ích để đánh giá nhựa dự kiến sẽ được xử lý trong môi trường yếm khí như bãi chôn lấp.
ASTM D5526 – 12
Định nghĩa: ASTM D5526-12 là phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn hóa được sử dụng để đánh giá quá trình phân hủy sinh học hiếu khí của vật liệu dẻo trong đất. Thử nghiệm đo lường mức độ và tốc độ phân hủy sinh học bằng cách theo dõi sự phát triển của carbon dioxide trong quá trình phân hủy.
Quy trình: Thử nghiệm được thực hiện bằng cách chôn các mẫu nhựa trong đất và định kỳ đo nồng độ carbon dioxide thải ra từ đất. Lượng khí carbon dioxide thải ra là một chỉ số về tốc độ phân hủy sinh học của nhựa. Thử nghiệm thường được tiến hành trong vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm, tùy thuộc vào thời lượng mong muốn của thử nghiệm.
Ứng dụng: ASTM D5526-12 rất hữu ích để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nhựa có thể tồn tại trong môi trường đất, chẳng hạn như màng phủ nông nghiệp hoặc bao bì có thể phân hủy được.
ASTM D5209-92
Định nghĩa: ASTM D5209-92 là phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn hóa được sử dụng để đánh giá quá trình phân hủy sinh học hiếu khí của vật liệu nhựa trong môi trường ủ phân có kiểm soát. Thử nghiệm đo lường mức độ và tốc độ phân hủy sinh học bằng cách theo dõi sự phát triển của carbon dioxide và những thay đổi về tính chất vật lý và hóa học của nhựa trong quá trình ủ phân.
Quy trình: Thử nghiệm được thực hiện bằng cách đặt các mẫu nhựa trong môi trường ủ phân có kiểm soát, môi trường này mô phỏng các điều kiện của các cơ sở ủ phân công nghiệp. Quá trình ủ phân được theo dõi về nhiệt độ, độ ẩm và mức oxy để đảm bảo rằng các điều kiện vẫn tối ưu cho quá trình phân hủy sinh học. Các mẫu nhựa được loại bỏ định kỳ và phân tích sự thay đổi về trọng lượng, trọng lượng phân tử và thành phần hóa học.
Ứng dụng: ASTM D5209-92 rất hữu ích để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nhựa có thể được sử dụng trong các cơ sở ủ phân, chẳng hạn như các mặt hàng dịch vụ thực phẩm hoặc vật liệu đóng gói.
ASTM D6003-96
Định nghĩa: ASTM D6003-96 là một phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn hóa được sử dụng để đánh giá sự phân hủy sinh học của vật liệu dẻo trong đất. Thử nghiệm đo mức độ và tốc độ phân hủy sinh học bằng cách theo dõi sự phát triển của carbon dioxide và những thay đổi về tính chất vật lý và hóa học của nhựa trong quá trình chôn lấp đất.
Quy trình: Để tiến hành thử nghiệm này, các mẫu nhựa được chôn trong đất ở nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát. Đất được sục khí định kỳ để duy trì mức oxy thích hợp cho quá trình phân hủy sinh học. Sau đó, các mẫu nhựa được khai quật đều đặn và được phân tích về những thay đổi về trọng lượng, trọng lượng phân tử và thành phần hóa học.
Ứng dụng: Phương pháp thử nghiệm này là tốt nhất để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nhựa có thể tồn tại trong đất, chẳng hạn như màng nông nghiệp, màng phủ và các ứng dụng tiếp xúc với đất khác.
ASTM D5338 – 98e1
Định nghĩa: ASTM D5338 – 98e1 là một phương pháp thử nghiệm để xác định sự phân hủy sinh học hiếu khí của vật liệu nhựa trong các điều kiện ủ phân có kiểm soát. Phương pháp thử tiêu chuẩn này cung cấp quy trình đo mức độ và tốc độ phân hủy sinh học của vật liệu nhựa trong môi trường ủ phân hiếu khí mô phỏng.
Quy trình: Thử nghiệm được tiến hành bằng cách cấy vào vật liệu nhựa một hỗn hợp nuôi cấy vi sinh vật và đặt nó vào môi trường ủ phân có kiểm soát trong một khoảng thời gian cụ thể. Lượng carbon dioxide (CO2) được tạo ra trong quá trình phân hủy sinh học được đo và tốc độ phân hủy sinh học được tính toán dựa trên lượng CO2 sinh ra.
Ứng dụng: Phương pháp thử nghiệm này phù hợp nhất để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của vật liệu nhựa được dự định làm phân trộn trong cơ sở sản xuất phân trộn thương mại. Nó thường được sử dụng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của màng phủ nhựa, bao bì thực phẩm và màng nông nghiệp.
ASTM D6400 – 12
Định nghĩa: ASTM D5338-98e1 là phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định quá trình phân hủy sinh học hiếu khí của vật liệu nhựa trong các điều kiện ủ phân có kiểm soát. Phương pháp này đánh giá khả năng phân hủy sinh học của vật liệu nhựa bởi vi sinh vật trong điều kiện có không khí và độ ẩm.
Quy trình: Trong thử nghiệm này, một mẫu vật liệu nhựa được đặt trong môi trường ủ phân có kiểm soát, bao gồm các điều kiện về nhiệt độ, độ ẩm và oxy tương tự như các điều kiện được tìm thấy trong cơ sở ủ phân của thành phố. Mẫu được lấy ra và phân tích định kỳ về tốc độ phân hủy sinh học, cũng như bất kỳ thay đổi nào về tính chất vật lý hoặc hóa học.
Ứng dụng: Thử nghiệm này rất hữu ích để đánh giá khả năng phân hủy sinh học tiềm năng của vật liệu nhựa trong môi trường ủ phân, chẳng hạn như môi trường được tìm thấy trong các cơ sở xử lý chất thải đô thị. Nó có thể giúp xác định xem một vật liệu nhựa có phù hợp để thải bỏ trong các cơ sở này hay không hoặc liệu nó có tồn tại trong môi trường trong một thời gian dài hay không.
BiONext là nhựa phân hủy hoàn toàn được phát triển bởi EuroPlas, nhà sản xuất masterbatch hàng đầu tại Việt Nam với hơn 15 năm kinh nghiệm. BiONext là sự pha trộn độc đáo giữa các polyme có thể phân hủy sinh học và các chất phụ gia cho phép các sản phẩm nhựa thông thường phân hủy trong môi trường chôn lấp. Chất phụ gia này đã được thử nghiệm và chứng minh có khả năng phân hủy rác thải nhựa thành các chất vô hại như nước, carbon dioxide và sinh khối trong thời gian ngắn.
BiONext là một giải pháp lý tưởng cho các công ty muốn chuyển đổi sang các hoạt động bền vững trong khi vẫn sử dụng các sản phẩm nhựa truyền thống. Đây là một giải pháp nhựa có thể phân hủy hoàn toàn khác. Với BiONext, các công ty có thể giảm lượng khí thải carbon và đóng góp vào nỗ lực toàn cầu nhằm giảm rác thải nhựa và ô nhiễm.
Vì vậy, nếu bạn đang tìm kiếm nhựa có thể phân hủy hoàn toàn để sản xuất các sản phẩm của mình, vui lòng liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin.