Blog

Khi nhu cầu về vật liệu bền vững trong lĩnh vực sản xuất đắp dần (additive manufacturing) ngày càng gia tăng, các nhà nghiên cứu và sản xuất đang tìm kiếm những giải pháp thay thế cho nhựa truyền thống. Một trong những vật liệu đang thu hút sự chú ý là nhựa sinh học từ tinh bột khoai tây. Được chiết xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo và dồi dào, loại nhựa này mang lại những lợi ích rõ rệt về mặt môi trường. Nhưng liệu nó có thực sự phù hợp cho công nghệ in 3D? Bài viết này sẽ phân tích chi tiết đặc điểm, lợi ích, thách thức và các hướng nghiên cứu hiện tại liên quan đến việc sử dụng nhựa khoai tây trong in 3D.

1. Tìm hiểu về nhựa sinh học từ tinh bột khoai tây

Nhựa sinh học từ tinh bột khoai tây là một loại polymer phân hủy sinh học được tạo ra từ tinh bột chiết xuất từ củ khoai tây. Thành phần chủ yếu của tinh bột là amylose và amylopectin—các polysaccharide có khả năng tạo thành vật liệu nhiệt dẻo khi được hồ hóa và kết hợp với chất hóa dẻo như glycerol. Hỗn hợp thu được có thể đúc thành nhiều dạng khác nhau, mở ra khả năng ứng dụng trong các sản phẩm cần độ phân hủy sinh học cao.

Ưu điểm nổi bật của loại nhựa này là khả năng phân hủy trong điều kiện tự nhiên hoặc công nghiệp, tính tái tạo và tác động môi trường thấp hơn so với nhựa gốc dầu mỏ. Chúng có thể phân hủy nhanh chóng mà không để lại vi nhựa gây hại lâu dài cho hệ sinh thái.

Nhựa sinh học từ tinh bột khoai tây là một loại polymer phân hủy sinh học được tạo ra từ tinh bột chiết xuất từ củ khoai tây. 

2. Các đặc tính liên quan đến in 3D

Để sử dụng được trong in 3D (đặc biệt là công nghệ FDM), vật liệu cần đáp ứng một số tiêu chí quan trọng:

• Độ ổn định nhiệt: Vật liệu phải chịu được nhiệt độ cao trong quá trình đùn mà không bị phân hủy.
• Độ bền cơ học: Sản phẩm sau khi in phải đủ bền và cứng cáp để sử dụng thực tế.
• Tính chất lưu biến: Vật liệu cần có độ chảy thích hợp để đi qua đầu in một cách trơn tru.

Các nghiên cứu cho thấy, nhựa tinh bột khoai tây nguyên chất còn hạn chế về những mặt này. Ví dụ, một nghiên cứu đăng tải trên trang ResearchGate đã chỉ ra rằng sợi in từ tinh bột khoai tây dễ bị giòn và trượt trong quá trình in, gây khó khăn trong vận hành máy in tiêu chuẩn.

3. Cải thiện khả năng in nhờ phối trộn và phụ gia

Để khắc phục những hạn chế trên, các nhà nghiên cứu đã tiến hành phối trộn nhựa tinh bột khoai tây với các polymer khác. Một trong những hướng đi hiệu quả là kết hợp với polylactic acid (PLA), một loại polymer phân hủy sinh học có nguồn gốc từ nguyên liệu tái tạo. Sự kết hợp này nhằm tận dụng khả năng phân hủy của tinh bột và độ bền cơ học của PLA.

Một nghiên cứu đăng trên tạp chí ACS Sustainable Chemistry & Engineering đã cho thấy rằng sợi PLA–TPS (thermoplastic starch từ khoai tây) đạt được các tính chất cơ học cải thiện đáng kể, phù hợp hơn cho in 3D. Các vật liệu composite này cho thấy độ linh hoạt, bền kéo và khả năng tương thích cao với công nghệ in hiện nay.

Ngoài ra, việc bổ sung các phụ gia như nano-cellulose hoặc sợi tự nhiên đang được nghiên cứu nhằm tăng cường cấu trúc vật liệu, chống ẩm và cải thiện hiệu suất khi in.

4. Xét về môi trường và kinh tế

Về mặt môi trường, nhựa sinh học từ khoai tây là một lựa chọn lý tưởng vì sử dụng nguồn nguyên liệu tái tạo, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và có thể phân hủy hoàn toàn. Đây là một giải pháp hiệu quả nhằm giảm ô nhiễm nhựa và thúc đẩy sản xuất xanh.

Tuy nhiên, xét về kinh tế, dù khoai tây là nguồn nguyên liệu rẻ và phổ biến, chi phí để xử lý và biến đổi tinh bột thành vật liệu phù hợp với in 3D lại không thấp. Điều này đặt ra bài toán cân đối giữa lợi ích môi trường và tính khả thi thương mại trong quy mô lớn.

Về mặt môi trường, nhựa sinh học từ khoai tây là một lựa chọn lý tưởng vì sử dụng nguồn nguyên liệu tái tạo

5. Ứng dụng hiện tại và tiềm năng phát triển

Hiện nay, nhựa sinh học từ tinh bột khoai tây chưa được sử dụng phổ biến trong in 3D dưới dạng nguyên chất. Tuy nhiên, các vật liệu phối trộn và composite của nó đã được ứng dụng trong sản xuất bao bì phân hủy, đồ dùng dùng một lần và màng phủ nông nghiệp.

Nhiều nghiên cứu hiện đang tập trung vào việc cải thiện tính chất của nhựa tinh bột khoai tây để mở rộng phạm vi ứng dụng. Với sự phát triển của công nghệ vật liệu, có khả năng các quy trình mới sẽ giúp biến loại nhựa này thành nguyên liệu in 3D hiệu quả và kinh tế hơn trong tương lai gần.

6. Kết luận

Nhựa sinh học từ tinh bột khoai tây là một lựa chọn thân thiện với môi trường, đầy tiềm năng thay thế nhựa truyền thống. Tuy còn nhiều thách thức về mặt cơ học và tính tương thích với máy in, nhưng những nghiên cứu xoay quanh phối trộn và phụ gia đang mở ra hướng giải quyết đầy hứa hẹn. Trong bối cảnh ngành sản xuất đang chuyển mình theo hướng xanh và bền vững, nhựa tinh bột khoai tây có thể trở thành nguyên liệu quan trọng cho in 3D trong tương lai.

7. Giới thiệu về EuroPlas và BiONext

EuroPlas là một trong những nhà sản xuất compound nhựa hàng đầu thế giới, với 7 nhà máy tại Việt Nam và Ai Cập, năng lực sản xuất đạt 0,8 triệu tấn mỗi năm. Sản phẩm của EuroPlas hiện đã có mặt tại hơn 95 quốc gia trên toàn cầu.

Trong 6 dòng sản phẩm chủ lực của EuroPlas, BiONext là dòng compound phân hủy sinh học được phát triển nhằm phục vụ mục tiêu phát triển bền vững. BiONext được sản xuất từ các nguồn sinh khối tái tạo như PLA, PHA và các polymer phân hủy sinh học như PBAT. Dù chưa sử dụng tinh bột khoai tây làm nguyên liệu, BiONext vẫn thể hiện cam kết mạnh mẽ của EuroPlas trong việc cung cấp giải pháp vật liệu thân thiện với môi trường cho nhiều ngành công nghiệp.

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp vật liệu bền vững hoặc muốn tìm hiểu thêm về dòng sản phẩm BiONext, vui lòng ghé thăm Blog của chúng tôi để cập nhật thông tin mới nhất, hoặc liên hệ trực tiếp qua Trang liên hệ để được tư vấn cụ thể.