Tầm quan trọng của nhựa đối với nhân loại là điều không cần bàn cãi. Do trọng lượng nhẹ, dễ gia công, chi phí thấp cùng những tính năng vượt trội, nhựa được ứng dụng để sản xuất rất nhiều đồ vật phục vụ đời sống con người.
Tuy nhiên, nhựa cũng là con dao 2 lưỡi, và chắc hẳn bạn đã nghe ra rả những thông tin tiêu cực về nhựa trên khắp các phương tiện truyền thông. Mọi người bắt đầu có xu hướng né tránh nhựa và tìm những giải pháp thay thế thân thiện với môi trường hơn. Một trong số đó chính là nhựa sinh học - cái tên bùng nổ trong những năm gần đây.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ không nhắc lại những lợi ích hay bất cập của nhựa sinh học nữa, mà thay vào đó hãy cùng đi sâu tìm hiểu những sự thật và khái niệm thú vị về loại nguyên liệu này.
Đọc thêm:
- Sản phẩm làm từ chai nhựa tái chế - 6 ví dụ tiêu biểu
- 25+ sự thật về việc tái chế túi nilon có thể khiến bạn kinh ngạc
- Mô hình Milkman của Mỹ là gì và nó giúp ngành tái chế như thế nào?
- Ưu và nhược điểm của nhựa sinh học từ tinh bột khoai tây - Bí mật có thể khiến bạn ngạc nhiên
- Lập kế hoạch kinh doanh sản phẩm nhựa sinh học với 4 bước
1. Không phải tất cả nhựa sinh học đều có thể phân hủy sinh học
Trước hết cần phân biệt khái niệm nhựa sinh học và nhựa phân hủy sinh học. Như chúng ta đã biết, nhựa truyền thống được làm từ dầu mỏ, còn nhựa sinh học được làm toàn bộ (hoặc một phần) từ polyme có nguồn gốc sinh học.
Cụm từ “nhựa sinh học” sẽ gồm 3 trường hợp:
- Nhựa có nguồn gốc sinh học: Nhựa được làm hoàn toàn (hoặc 1 phần) từ các vật chất sinh học. Ví dụ, rất nhiều chai nhựa chúng ta dùng hằng ngày được làm từ nhựa PET. Loại nhựa này được tổng hợp từ nguồn nhiên liệu hóa thạch cùng một số loại thực vật chẳng hạn như cây mía hoặc tinh bột ngô. Đây rõ ràng là nhựa sinh học, nhưng nó sẽ không thể phân hủy sinh học.
- Nhựa có thể phân hủy sinh học: Nhựa có thể phân hủy sinh học hoàn toàn do vi si vật trong một khoảng thời gian nhất định.
- Nhựa có nguồn sinh học và có thể phân hủy sinh học: Đây là loại nhựa có nguồn gốc từ các vật liệu từ thực vật và đồng thời có khả năng phân hủy sinh học trong một khoảng thời gian nhất định.
Vì vậy, hãy nhớ rằng không phải tất cả nhựa sinh học đều có thể phân hủy sinh học và ngược lại. Khi lựa chọn vật liệu sản xuất thành phẩm, bạn hãy chắc chắn nhà cung cấp đang đưa cho bạn loại nhựa phù hợp với mục đích sử dụng.
2. Các loại phân hủy của nhựa
2.1. OXO biodegradable bioplastic
Trước hết, chúng ta cần phân biệt khái niệm phân rã và phân hủy sinh học. Nhựa có nguồn gốc hóa thạch thông thường khi được thải ra môi trường chỉ có thể phân rã ra thành những mảnh nhỏ hơn, gọi là vi nhựa. Và nhựa OXO hoạt động theo phương thức phân rã chứ không phân hủy.
OXO là nhựa có nguồn gốc nguyên liệu hóa thạch (vd như PE, PP,...) được trộn với phụ gia kim loại (phụ gia OXO), khiến cấu trúc trở nên dễ đứt gãy, phân rã. Ngoài ra, để phục vụ cho marketing sản phẩm, các nhà sản xuất cũng trộn nhựa có nguồn gốc hóa thạch (khoảng 70%) với các nguyên liệu sinh học (tinh bột, vỏ cây,...) để quảng cáo sản phẩm là nhựa sinh học. Tuy nhiên, trên thực tế các sản phẩm này là nhựa OXO, chúng chỉ có thể phân rã thành vi nhựa chứ không phân hủy hoàn toàn.
Vi nhựa tuy chỉ là những mảnh nhỏ, nhưng trọng lượng phân tử của vi nhựa vẫn quá cao để phân hủy sinh học, do đó chúng tồn tại trong môi trường và gây ra những tác động tiêu cực.
2.2. Photo-biodegradable bioplastic
Như cái tên của nó, photo-degradable bioplastic là loại nhựa có thể phân hủy sinh học khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Thành phần của photo-degradable bioplastic bao gồm các loại nhựa có nguồn gốc hóa thạch như PP, PE, PET… và một số phụ gia đóng vai trò là chất xúc tác.
Quá trình phân hủy của photo-degradable bioplastic gồm hai bước:
- Phân rã ra thành các vi nhựa khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời
- Các chất xúc tác hoạt động làm suy giảm độ bền của các chuỗi polyme tạo ra quá trình phân hủy sinh học. Tùy thuộc vào tốc độ phân hủy sinh học mong muốn, nhà sản xuất sẽ thêm vào tỉ lệ chất xúc tác khác nhau cho photo-degradable bioplastic.
2.3. Hydro-biodegradable bioplastic
Hydro-biodegradable bioplastic là loại nhựa phân hủy sinh học khi gặp nước và CO2. Thời gian phân hủy sinh học của Hydro-biodegradable bioplastic thường ngắn hơn thời gian phân hủy sinh học của OXO-biodegradable plastic.
Thành phần của hydro-biodegradable bioplastic bao gồm nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ, các vật liệu sinh học, hoặc là sự pha trộn giữa cả hai.
3. Nguyên liệu phổ biến làm ra nhựa phân hủy sinh học
Các loại vật liệu được dùng để tạo ra nhựa sinh học bao gồm:
- PBAT (polybutylene adipate terephthalate)
- PBST (polybutylene succinate terephthalate)
- PLA (Polylactic acid)
- PBS (Polybutylene succinate)
- PCL (Polycaprolactone)
- PHA (Polyhyroxyalkanoate)
- TPS (Thermoplastic Starch)
Trong đó, PLA và PBAT là 2 nguyên liệu được ưa chuộng nhất. Chúng ta sẽ tìm hiểu về 2 thành phần này ngay sau đây.
3.1. PLA
PLA hoặc Polylactide (còn được gọi là Polylactic Acid, Lactic acid polymer) là một loại nhựa nhiệt dẻo có thể phân hủy sinh học dựa trên axit lactic. Các monome axit lactic có thể được sản xuất từ 100% nguồn tài nguyên tái tạo, như ngô và củ cải đường.
Polylactide đã có thể thay thế các loại nhựa nhiệt dẻo gốc dầu mỏ thông thường, nhờ sự kết hợp tuyệt vời của các đặc tính mà nó sở hữu.
Nó là một trong những loại nhựa sinh học hứa hẹn nhất được sử dụng ngày nay và có một số lượng lớn ứng dụng trong công nghiệp y tế, bao bì, ứng dụng ô tô, v.v.
So với các polyme sinh học khác, PLA mang lại một số lợi ích như:
- Thân thiện với môi trường – Nó có nguồn gốc tái tạo, có thể phân hủy sinh học, có thể tái chế và có thể làm phân trộn.
- Tương thích sinh học – Không độc hại
- Khả năng xử lý – Nó có khả năng xử lý nhiệt tốt hơn so với poly(hydroxyl alkanoate) (PHA), poly(ethylene glycol) (PEG) và poly(γ-caprolactone) (PCL)
Nhìn chung, Polylactide phân hủy thành các sản phẩm không độc hại. Nó có thể phân hủy sinh học và tương thích sinh học, từ đó giúp giảm lượng chất thải nhựa.
Hầu hết các sản phẩm L-PLA thương mại là polyme bán tinh thể có điểm nóng chảy cao khoảng 180°C và có nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh trong khoảng 55 – 60°C, vì PLA nên có một số hàm lượng tinh thể để có lợi cho chất lượng của thành phẩm.
- PLA là một loại nhựa nhiệt dẻo có độ bền cao và mô đun cao với hình thức đẹp
- Nó có độ cứng và độ bền cao, có thể so sánh với polystyrene (PS) ở nhiệt độ phòng
- Cần ít năng lượng hơn trong quá trình sản xuất khi so sánh với các loại nhựa khác và xử lý nhiệt tốt hơn
Tuy nhiên, nó vẫn còn một số nhược điểm:
- Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh của nó thấp (Tg ~ 55°C)
- Độ dẻo kém, độ bền va đập thấp và độ giòn hạn chế so với các loại nhựa nhiệt dẻo khác như ABS
- Nó có tốc độ kết tinh thấp và kết quả xử lý chủ yếu là các sản phẩm vô định hình
- So với PET (polyester thơm), PLA dễ bị thủy phân hóa học và sinh học hơn nhiều
- Nó không ổn định nhiệt và có hiệu suất rào cản khí kém
- Nó có tính linh hoạt thấp và yêu cầu chu kỳ khuôn dài
- Nó tương đối kỵ nước
- Nó có tốc độ phân hủy chậm
3.2. PBAT
PBAT (viết tắt của polybutylene adipate terephthalate) là một chất đồng trùng hợp ngẫu nhiên có thể phân hủy sinh học, cụ thể là một chất đồng trùng hợp của axit adipic, 1,4-butanediol và axit terephthalic (từ dimethyl terephthalate). PBAT được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất khác nhau và có thể được biết đến với tên thương hiệu ecoflex®, Wango, Ecoworld, Eastar Bio và Origo-Bi. Nó còn được gọi là poly(butylene adipate-co-terephthalate) và đôi khi là polybutyrate-adipate-terephthalate (một cách gọi sai) hoặc thậm chí chỉ là "polybutyrate"
PBAT được phân loại là một chất đồng trùng hợp ngẫu nhiên do cấu trúc ngẫu nhiên của nó. Điều này cũng có nghĩa là nó không thể kết tinh ở bất kỳ mức độ đáng kể nào do không có bất kỳ loại trật tự cấu trúc nào.
Điều này dẫn đến một số tính chất vật lý:
- Điểm nóng chảy rộng
- Mô đun đàn hồi và độ cứng thấp
- Tính linh hoạt và độ dẻo dai cao.
Tính linh hoạt và dẻo dai của polyme này làm cho nó trở nên lý tưởng để pha trộn với một loại polyme có thể phân hủy sinh học khác, bền và cứng để sản xuất chai nhựa.
4. Nhựa phân hủy sinh học BiONext - giải pháp tối ưu chi phí và nâng cao hiệu quả thành phẩm
BiONext là sản phẩm nhựa phân hủy sinh học của EurPlas có nguồn gốc từ vật liệu thân thiện môi trường như tinh bột ngô, khoai, sắn…Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào tại Việt Nam và có thể tái tạo theo chu kỳ mùa vụ trong năm.
Sản phẩm được làm từ BiONext sẽ có tính năng tự hủy sinh học hoặc phân hủy sinh học nhanh bằng quá trình ủ phân. Kết quả của quá trình phân hủy sẽ tạo ra nước, khí carbonic và bã mùn. Hiện nay, BiONext phát triển 3 dòng chính hướng đến ba lĩnh vực:
- BiONext 400 và 500 là nguyên liệu cho thổi màng film sinh học, bao bì dẻo, có đủ tính dai và khả năng phân hủy sinh học.
- BiONext 152 hướng đến phân khúc sản phẩm ép phun tạo ra các sản phẩm ly, thìa, dĩa hay tăm nha khoa có tính năng phân hủy sinh học.
- BiOEXT125 được thiết kế cho ngành công nghiệp ép đùn tạo ra các ống hút phân hủy sinh học.
Để biết thêm thông tin chi tiết và nhận mẫu, vui lòng
liên hệ đội ngũ nhân viên tư vấn của EuroPlas ngay hôm nay!