Chế tạo loại nhựa thân thiện môi trường

Mỗi năm, hơn 30 tỷ chai đựng nước được chất đầy ở các bãi rác của Mỹ, điều này gây ra một vấn đề môi trường rất lớn. Tuy nhiên nếu cuộc nghiên cứu của trường Đại học Khoa học và Công nghệ Missouri thành công thì các chai nhựa trong tương lai thực sự có thể biến mất trong vòng 4 tháng khi bị vứt bỏ.

Đội ngũ nghiên cứu thuộc Đại học Khoa học và Công Nghệ Missouri đang tạo dựng các loại nhựa mới có thể bị sinh phân hủy và có tính năng sinh khả dụng với nỗ lực nhằm giảm đi hàng tấn rác thải nhựa ở các bãi rác của quốc gia mỗi năm. Các loại nhựa sinh khả dụng có chứa các chất có thể được các hệ thống sống hấp thụ trong các chức năng sinh lý học bình thường của chúng.

Bằng cách kết hợp và sửa đổi một loại nhựa polyme tự nhiên dựa trên cơ sở sinh học và dầu, đội ngũ nghiên cứu sẽ tìm được cách tạo ra các hỗn hợp tối ưu có thể được sử dụng để chế tạo ra các màng phủ nông nghiệp, chai lọ, các thiết bị tải thuốc và y sinh học, và các thứ khác.

Các loại nhựa mới có thể bị sinh phân hủy và có tính năng sinh khả dụng đang được chế tạo với nỗ lực nhằm giảm đi hàng tấn rác thải nhựa ở các bãi rác của quốc gia mỗi năm. (Ảnh: iStockphoto/Martin Bowker)

Dưới sự chỉ đạo của tiến sĩ K.B. Lee – giáo sư chuyên ngành kỹ thuật hóa học thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Missouri, đội ngũ đang tiến hành nghiên cứu để cải thiện các đặc tính của loại nhựa có thể bị sinh phân hủy cho các sản phẩm ngoài thực tế. Đó là lý do tại sao đội ngũ nghiên cứu đang kiểm tra cách thức các chất liệu trơ dựa trên cơ sở sinh học - như tinh bột và chất xơ - có thể được đưa vào việc giảm chi phí trong phạm vi ứng dụng sản xuất thương mại.

Nhóm nghiên cứu cũng rất quan tâm đến việc kết hợp với chất Glyxerin – một thế phẩm chủ chốt của quá trình sản xuất dầu sinh học (biodiesel) – vào các loại nhựa mới.

Một số các chất nhựa mới của nhóm nghiên cứu đã kết hợp được với các nguồn nhiên liệu có thể phục hồi được như polylactic acid – chất được tạo thành bằng cách lên men tinh bột. Nhóm nghiên cứu cũng rất chú trọng đến nguồn nhiên liệu có thể phục hồi vì nghiên cứu của họ và những nỗ lực chế tạo cũng tập trung vào việc phát triển các quá trình sản xuất ethanol từ bắp và dầu sinh học (biodiesel) hữu hiệu và hiệu quả về chi phí.

Mahin Shahlari – sinh viên học bằng tiến sĩ ngành kỹ thuật hóa học của Đại học Khoa học và Công nghệ Missouri – nói: “Các cơ chế sinh học và hóa học đảm trách cho sự phân hủy các loại nhựa polyme. Ví dụ như ai cũng biết rằng polylactic acid sẽ phân hủy trong vòng từ 45 đến 60 ngày nếu được chế thành phân trộn ở nhiệt độ 122-140 độ F".

Khi polylactic acid phân hủy, nó sẽ phản ứng với nước để phân ly thành các phân tử nhỏ, các phân tử này sau đó sẽ bị khoáng hóa vào trong nước và khí CO₂.

Shahlari giải thích “Tóm lại, các thành phẩm chính của sự phân hủy nhựa polyme là nước và khí CO₂. Polylatic acid có tiềm năng thay thế các chai đựng nước thông thường, và chúng tôi mong đợi rằng nghiên cứu của chúng tôi cũng có thể được kết hợp chặt chẽ vào lĩnh vực đó.”

“Chúng tôi không chỉ nhào nặn ra các loại nhựa cây có thể bị sinh phân hủy sẵn có trên phạm vi thương mại, mà còn kết hợp với công nghệ nano, công nghệ chất lỏng siêu hạn và sự tương hợp hóa nhựa đồng trùng hợp. Hầu hết những thứ liệt kê ở trên đều là do chúng tôi phát triển và sáng chế."