Blog

Khi thế giới dần chuyển dịch khỏi nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ, nhựa sinh học trở thành giải pháp bền vững đang được chú ý. Trong số các nguyên liệu tiềm năng, ngô và nhựa sinh học khoai lang nổi bật nhờ vào tính sẵn có và khả năng tái tạo. Nhưng đâu là lựa chọn tối ưu cho sản xuất nhựa sinh học quy mô lớn?

Bài viết này sẽ phân tích đặc điểm, ưu điểm và hạn chế của nhựa sinh học từ ngô và khoai lang, so sánh chúng dựa trên các tiêu chí về tính bền vững, hiệu suất, hiệu quả sản xuất và tiềm năng thị trường.

1. Nhựa sinh học là gì?

Nhựa sinh học là loại nhựa được sản xuất từ nguồn sinh khối tái tạo như tinh bột ngô, tinh bột khoai lang, mía hoặc cellulose. Không giống như nhựa truyền thống có nguồn gốc từ dầu mỏ, nhựa sinh học hướng tới việc giảm phát thải carbon và tác động tiêu cực đến môi trường.

Hai nhóm chính của nhựa sinh học:

• Nhựa có nguồn gốc sinh học: được sản xuất từ nguyên liệu thực vật (ví dụ như PLA từ ngô hoặc khoai lang)
• Nhựa phân hủy sinh học: có thể phân hủy trong các điều kiện môi trường nhất định

Ngày càng nhiều sản phẩm như màng bao bì, hộp đựng thực phẩm, ống hút và màng nông nghiệp được sản xuất từ nhựa sinh học.

Nhựa Sinh Học Từ Ngô và Khoai Lang

2. Tổng quan về nhựa sinh học từ ngô

Nhựa sinh học từ ngô, chủ yếu dưới dạng PLA (polylactic acid), hiện là loại nhựa sinh học phổ biến nhất trên thị trường.

2.1. Nguyên liệu và quy trình sản xuất

Tinh bột ngô được lên men thành axit lactic, sau đó được trùng hợp để tạo thành PLA. Đây là quy trình hiệu quả nhờ nguồn cung ngô dồi dào và chuỗi cung ứng phát triển trên toàn cầu.

Sản phẩm BioNext 400 của EuroPlas là nhựa sinh học làm từ tinh bột ngô biến tính.

2.2. Ưu điểm

• Hạ tầng sản xuất quy mô lớn đã có sẵn
• Chi phí sản xuất tương đối thấp
• Có thể phân hủy sinh học trong điều kiện công nghiệp
• Trong suốt và cứng, phù hợp với bao bì thực phẩm

2.3. Hạn chế

• Cần nhiệt độ cao để phân hủy hoàn toàn
• Sử dụng ngô thực phẩm gây lo ngại về an ninh lương thực
• Phụ thuộc vào cây trồng biến đổi gen

3. Tổng quan về nhựa sinh học khoai lang

Nhựa sinh học khoai lang là một giải pháp mới nổi trong lĩnh vực vật liệu bền vững, đặc biệt tại các quốc gia có sản lượng khoai lang dư thừa. Theo nghiên cứu của Journal of Polymers and the Environment (2020) và Nguyễn et al. (2021), tinh bột khoai lang có thể chuyển hóa hiệu quả thành màng sinh học phân hủy sinh học có đặc tính cơ lý tốt và khả năng kháng nước cao.

3.1. Nguyên liệu và quy trình sản xuất

Khoai lang có hàm lượng tinh bột cao, rất phù hợp để sản xuất nhựa sinh học. Quy trình bao gồm chiết xuất tinh bột, chuyển hóa thành glucose, lên men thành axit lactic, và trùng hợp thành PLA hoặc nhựa nhiệt dẻo từ tinh bột (TPS).

Nhựa sinh học khoai lang là một giải pháp mới nổi trong lĩnh vực vật liệu bền vững

3.2. Ưu điểm

• Khoai lang phát triển nhanh, cần ít phân bón hơn ngô
• Năng suất tinh bột cao hơn trên mỗi ha đất
• Thích nghi tốt với đất nghèo dinh dưỡng
• Có thể sản xuất cả PLA và TPS

3.3. Hạn chế

• Chưa có cơ sở hạ tầng công nghiệp quy mô lớn
• Vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu phát triển
• Phụ thuộc vào vùng khí hậu và sản lượng khoai lang địa phương

4. So sánh về tính bền vững

4.1. Sử dụng đất và nước

Nhựa sinh học khoai lang có lợi thế nhất định. Cây khoai lang cần ít nước và phân bón, có thể trồng trên đất nghèo dinh dưỡng.

Trong khi đó, cây ngô cần canh tác thâm canh, tưới tiêu và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhiều, ảnh hưởng đến hệ sinh thái đất và nước.

4.2. Phát thải carbon

Cả nhựa ngô và nhựa sinh học khoai lang đều giảm lượng khí nhà kính so với nhựa truyền thống. Tuy nhiên, chu kỳ sinh trưởng nhanh và ít đầu vào giúp khoai lang có thể có dấu chân carbon thấp hơn, đặc biệt ở các vùng năng suất cao.

4.3. Tác động đến an ninh lương thực

Nhựa từ ngô sử dụng một loại cây trồng chính cho lương thực. Việc sử dụng cho mục đích công nghiệp có thể đẩy giá thực phẩm lên. Nhựa sinh học khoai lang, nếu sử dụng các giống không ăn được hoặc sản lượng dư thừa, ít gây lo ngại hơn về an ninh thực phẩm.

5. Hiệu suất vật liệu

5.1. Độ bền cơ học

PLA từ ngô có độ bền kéo, độ cứng và độ trong tốt, phù hợp cho bao bì thực phẩm.

Nhựa sinh học khoai lang, đặc biệt ở dạng TPS, thường linh hoạt hơn nhưng độ bền kém hơn. Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy việc phối trộn với polymer sinh học khác hoặc phụ gia có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ lý.

5.2. Khả năng phân hủy

Cả hai loại đều có thể phân hủy trong điều kiện công nghiệp. TPS từ khoai lang có thể phân hủy nhanh hơn trong môi trường tự nhiên tuỳ vào công thức.

 Các nghiên cứu cho thấy việc phối trộn với polymer sinh học khác hoặc phụ gia có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của nhựa sinh học khoai lang.

6. Khả năng thương mại và kinh tế

6.1. Nguồn cung và chuỗi cung ứng

Ngô có lợi thế về diện tích canh tác toàn cầu, cơ giới hoá thu hoạch và các nhà máy lên men quy mô lớn. Do đó, nhựa từ ngô dễ thương mại hoá hơn.

Nhựa sinh học khoai lang hiện chưa có cơ sở hạ tầng quy mô công nghiệp, nhưng có tiềm năng lớn tại các nước có sản lượng khoai lang dư thừa như Việt Nam, Nhật Bản hay châu Phi.

6.2. Nghiên cứu và đổi mới

Nhựa khoai lang đang được các nhóm nghiên cứu tại Nhật Bản, Trung Quốc và Việt Nam phát triển. Nếu được đầu tư đúng mức, đây có thể là giải pháp thay thế hiệu quả cho PLA từ ngô trong tương lai.

7. Tác động môi trường

7.1. Xử lý sau sử dụng

Cả PLA từ ngô và nhựa khoai lang không dễ phân hủy trong điều kiện tự nhiên. Cần hệ thống ủ công nghiệp để phân hủy hoàn toàn. TPS từ khoai lang có thể phân rã nhanh hơn trong đất hoặc môi trường nước.

7.2. Tái chế

PLA từ ngô có thể gây ô nhiễm dòng tái chế nhựa truyền thống. Tương tự, nhựa sinh học khoai lang cũng cần được phân loại và xử lý đúng quy trình để không ảnh hưởng đến hệ thống tái chế.

8. Đâu là lựa chọn tốt hơn cho tương lai?

Nhựa sinh học từ ngô là vật liệu đã được thương mại hoá và có sẵn hạ tầng hỗ trợ. Đây là lựa chọn phù hợp cho các doanh nghiệp muốn áp dụng giải pháp nhựa sinh học ngay hôm nay.

Trong khi đó, nhựa sinh học khoai lang có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Với năng suất tinh bột cao, khả năng trồng trên đất kém, và ít cạnh tranh với cây lương thực, khoai lang có thể là giải pháp địa phương hóa sản xuất nhựa sinh học.

Về lâu dài, việc đầu tư vào công nghệ nhựa khoai lang có thể giúp đa dạng hoá nguồn nguyên liệu và giảm áp lực lên chuỗi cung ứng ngô toàn cầu.

9. Kết luận

Việc lựa chọn giữa nhựa ngô và nhựa sinh học khoai lang phụ thuộc vào ưu tiên của bạn: mở rộng nhanh chóng hay phát triển bền vững dài hạn. PLA từ ngô đã sẵn sàng về mặt thương mại, trong khi nhựa khoai lang đang nổi lên với nhiều lợi thế sinh thái vượt trội.

Với các quốc gia mong muốn phát triển giải pháp nhựa sinh học từ nguồn nông sản sẵn có và ít ảnh hưởng đến thực phẩm, khoai lang có thể là câu trả lời hợp lý. Khi công nghệ tiến bộ và nghiên cứu sâu hơn, nhựa sinh học khoai lang có thể trở thành lựa chọn phổ biến.

10. Giới thiệu về EuroPlas

EuroPlas là một trong những đơn vị dẫn đầu toàn cầu trong lĩnh vực filler masterbatch. Ngoài ra, EuroPlas cũng chú trọng phát triển dòng sản phẩm nhựa sinh học BiONext và chất độn sinh học BiOMates.

Được phát triển độc quyền bởi EuroPlas, BiONext là hợp chất nhựa phân hủy sinh học với cơ tính và thẩm mỹ nổi bật. EuroPlas đảm bảo rằng quy trình sản xuất nhựa sinh học của chúng tôi luôn được kiểm soát nghiêm ngặt để đáp ứng tất cả các yêu cầu. 

Với các ưu điểm vượt trội, BiOMates là lựa chọn phù hợp để sản xuất các loại sản phẩm thân thiện với môi trường như bao bì sinh học, các sản phẩm ép phun, ép đùn đồ nhựa dùng một lần.