Bao bì được làm từ nhựa phế thải nhưng ứng dụng công nghệ lão hóa cấp tốc khiến chúng có thể phân hủy tự nhiên trong thời gian ngắn mà không gây hại cho môi trường.

“Bắt” nhựa phải phân hủy sinh học

PGS.TS Nguyễn Thanh Tùng, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho biết, việc tận dụng nguồn nhựa phế thải cùng với công nghệ phân hủy oxo để sản xuất các sản phẩm hữu ích khác hầu như chưa được quan tâm ở Việt Nam. Hàng năm chúng ta vẫn sử dụng và thải ra môi trường một khối lượng khổng lồ nhựa phế thải, chủ yếu được xử lý bằng cách chôn lấp và thiêu đốt.

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn của xã hội, cùng với yêu cầu phát triển các biện pháp tái chế, xử lý chất thải nhựa thành các sản phẩm hữu ích, góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nhóm nghiên cứu do PGS.TS Nguyễn Thanh Tùng là chủ nhiệm đã thực hiện dự án “Hoàn thiện quy trình công nghệ và xây dựng dây chuyền sản xuất một số sản phẩm bao bì chất dẻo thân thiện môi trường, có khả năng phân hủy sinh học”.

Theo PGS.TS Nguyễn Thanh Tùng, ngành công nghiệp chất dẻo phát triển song song với nhu cầu tiêu thụ, không ngừng tăng theo dân số cũng như những ý tưởng công nghệ mới tạo ra vật liệu có hiệu quả sử dụng tối đa.

Vì vậy, sản lượng chất dẻo đã tăng đáng kể trong vài thập kỉ qua từ khoảng 1,5 triệu tấn năm 1950 lên 367 triệu tấn năm 2020, dự kiến tăng lên đến 445,25 triệu tấn vào năm 2025.

Bởi độ bền của sản phẩm nhựa mà một số lượng đáng kể các chất thải nhựa tích tụ trong các bãi chôn lấp và môi trường sống tự nhiên trên toàn thế giới, chỉ một phần nhỏ được đem đi tái chế hoặc xử lý đúng cách. Hệ lụy gây ra không chỉ làm giảm quỹ đất phục vụ dân sinh mà còn gây ô nhiễm môi trường đất và nước nghiêm trọng.

Ở nước ta, việc nghiên cứu và sản xuất túi nhựa tự phân hủy góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường do rác thải nhựa mới chỉ bắt đầu trong những năm gần đây. Hướng nghiên cứu chủ yếu là kết hợp nhựa PE với tinh bột, một số nhóm đi theo hướng chế tạo polyme phân hủy sinh học từ poly (lactic acid) và polyvinyl ancol.

Nhóm nghiên cứu chọn hướng đi riêng bằng cách xây dựng được công thức và chế tạo được masterbatch chứa 10% phụ gia xúc tiến oxy hóa phân hủy là muối stearat của Manggan (Mn), Sắt (Fe) và Carbon CO với tỷ lệ tương ứng là 18:4:1.

Nhóm đã nghiên cứu và xây dựng được quy trình đánh giá khả năng phân hủy giảm cấp của màng PE (LLDPE và HDPE) chứa phụ gia xúc tiến phân hủy bằng phương pháp oxy hóa nhiệt và phương pháp oxy hóa quang nhiệt ẩm (lão hóa cấp tốc).

Phân hủy trong 2 tháng ở môi trường tự nhiên

PGS.TS Nguyễn Thanh Tùng cho biết, bằng phương pháp lão hóa cấp tốc, nhóm đã xác định được thời gian phân hủy giảm cấp của màng PE dày 30µm chứa 3% masterbatch phụ gia xúc tiến phân hủy là 72 giờ tương đương với 1,5 - 2 tháng trong môi trường tự nhiên.

Để tạo ra nhiều sản phẩm phong phú hơn, nhóm nghiên cứu riêng quy trình tạo ra túi đựng rác tự hủy. Nhóm đã nghiên cứu quá trình phân hủy giảm cấp của màng PE phế thải có độ dày khác nhau (18, 30 và 40µm) chứa phụ gia xúc tiến phân hủy bằng phương pháp oxy hóa nhiệt, phương pháp oxy hóa quang nhiệt ẩm (lão hóa cấp tốc) và phương pháp lão hóa tự nhiên. Thời gian phân hủy giảm cấp của các màng từ 14 - 20 tuần lão hóa tự nhiên.

Nhóm nghiên cứu đã đánh giá được quá trình phân hủy sinh học của màng HDPE phế thải chứa phụ gia xúc tiến phân hủy sau phân hủy giảm cấp trong các môi trường gồm đất, bùn hoạt tính và compost. Nhóm thực hiện sản xuất được 500kg 3 loại túi đựng rác tự hủy có thời gian tự hủy tương ứng là 12, 24 và 36 tháng.

Kết quả thu được của nhóm nghiên cứu là sản xuất được 307,3 kg hạt nhựa phụ gia xúc tiến phân huỷ, 503,4 kg túi đựng thực phẩm phân hủy sinh học, 503,6 kg túi đựng rác tự hủy và 503,2 kg túi mua hàng phân hủy sinh học. Các sản phẩm đã được kiểm định chất lượng tại phòng thí nghiệm độc lập đạt yêu cầu so với đăng kí.