Bao bì phân hủy như lá cây
TS Phan Mỹ Hạnh, Phó Trưởng phòng Công nghệ Vi sinh thuộc Trung tâm Công nghệ Sinh học TPHCM, cho biết, nhắc đến cellulose, người ta thường nghĩ ngay đến thực vật, bởi đây là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật.
Tuy nhiên, các nhà khoa học đã khám phá ra một loại cellulose khác do vi sinh vật tổng hợp ra khi sinh trưởng trong môi trường chứa glucose và oxy. Lượng cellulose mà vi sinh vật tạo ra trong 1 năm trên diện tích nuôi cấy 0,1 hecta có thể tương đương với lượng cellulose thu được từ 1 hecta rừng trồng trong 10 năm.
Trong bối cảnh các ngành công nghiệp gây áp lực lên môi trường như hiện nay, cellulose sinh học (biocellulose - BC) cho ta hi vọng về việc góp phần giảm thiểu áp lực đó.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng loại sợi cellulose siêu mịn có đường kính từ 20 - 100 nanomet này (tức mỏng hơn sợi tóc người khoảng 1.000 lần) là chất thay thế lý tưởng cho nhiều sản phẩm trong y tế, mỹ phẩm, dệt may, sản xuất giấy bởi khả năng phân hủy sinh học, độ đàn hồi và giữ nước cao hơn nhiều lần so với các sợi nhân tạo thương mại hiện có.
Được sự đầu tư của Nhà nước và Trung tâm Công nghệ Sinh học TPHCM tạo điều kiện tối đa, TS Hạnh và đồng nghiệp (ThS Lê Thị Thùy Nhi, ThS Trần Chí Hiếu) đã thực hiện những nghiên cứu nền móng – từ phân lập và tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật, trong đó nổi bật là các chủng thuộc chi Komagataeibacter spp. cho năng suất tạo cellulose cao, đến phát triển môi trường nuôi cấy nhân tạo để tạo màng cellulose sinh học mà không cần phụ thuộc vào môi trường nuôi cấy tự nhiên là nước dừa.
Dựa trên hai nguồn đầu vào “của nhà làm ra” là chủng vi sinh và môi trường nuôi cấy nhân tạo, nhóm nghiên cứu của Trung tâm Công nghệ Sinh học TPHCM đã xây dựng một quy trình nuôi cấy cellulose sinh học có khả năng phục vụ sản xuất ở quy mô công nghiệp. Tiếp theo, nhóm bắt đầu đi sâu vào xem xét các ứng dụng từ loại vật liệu này.
Đến nay, nhóm đã tạo được những sản phẩm mô hình như bao bì phân hủy sinh học có độ bền gấp 4 lần so với nylon PE và phân hủy sinh học tương tự như lá cây khi chôn trong đất trong khoảng hai tháng; màng trị bỏng thí nghiệm trên chuột cho kết quả kháng khuẩn tương đương với gạc lưới Urgotul SSD 1% nhập ngoại; xơ sợi nhân tạo visco; màng bọc bảo quản trái cây; thức ăn cho gia súc...
Chuyển giao ra thị trường
TS Phan Mỹ Hạnh cho biết, nghiên cứu này mới chỉ dừng ở quy mô thử nghiệm, để ra thị trường thì phải có đối tác doanh nghiệp để chuyển giao. Đây là chặng đường gian nan, khó khăn bởi phần lớn giới công nghiệp trong nước không biết hoặc không quan tâm đến cellulose sinh học.
Do vậy, không mấy doanh nghiệp mặn mà với việc chuyển đổi những dây chuyền mà mình đang có để phiêu lưu mạo hiểm cho một loại vật liệu thay thế mới.
Ngay cả ý tưởng túi phân hủy sinh học, dù rất được hoan nghênh khi truyền thông đưa tin vào năm 2019, cũng vấp phải trở ngại do giá thành đắt hơn nhiều lần so với những túi nylon thông thường vốn chưa phải chịu nhiều thuế bảo vệ môi trường.
Để đưa sản phẩm ra thị trường, TS Phan Mỹ Hạnh bắt tay với những doanh nhân khởi nghiệp để thành lập ra BioCell World (BCW), một startup về cellulose sinh học.
Bước đầu, BioCell World hướng tới sản xuất các sản phẩm cellulose sinh học phục vụ ngành nông nghiệp, bao gồm màng bảo quản nông sản và bao bì thân thiện với môi trường. Các màng BC này được tạo ra bằng cách lạng mỏng sinh khối ướt và sấy khô theo một quy trình gia nhiệt thích hợp.
“Với một trong những cổ đông góp vốn là công ty chuyên về nông nghiệp hữu cơ, chúng tôi đang có sẵn mối quan hệ trong ngành và hiểu được nhu cầu của những người sản xuất, chế biến nông sản”, chị Nguyễn Đăng Minh Phương, đại diện BioCell World, cho biết.
TS Phan Mỹ Hạnh cho biết, một doanh nghiệp Nhật Bản cho biết họ muốn thay thế màng nilon bọc củ sâm bởi vật liệu này yếm khí, dễ khiến củ sâm đổ mồ hôi, làm suy giảm chất lượng dược liệu. Một doanh nghiệp châu Âu quan tâm đến việc sử dụng màng biocelloluse vào bảo quản và làm bao bì cho sản phẩm phô mai cao cấp.
Một doanh nghiệp khác chuyên xuất khẩu bưởi sang Hàn Quốc cũng tìm cách thay thế lớp bọc nilon bằng một vật liệu thân thiện với môi trường hơn nhưng chịu lực tương đương khi quốc gia này ban hành lệnh cấm sử dụng túi nhựa dùng một lần trong siêu thị vào đầu năm 2019.
Màng cellulose sinh học có khả năng giải quyết những vấn đề này, bởi nó có cấu trúc sợi nano, ngăn vi khuẩn xâm nhập nhưng vẫn cho phép trao đổi khí và hút ẩm tới 90%”.
Hiện BioCell World đang chuẩn bị xây dựng một nhà máy rộng 3.000m2 với công suất 40.000 khay màng thô/ngày tại Đồng Tháp, dự kiến sẽ hoàn thành vào đầu năm 2022. Nhà máy này sẽ sản xuất nguyên liệu cellulose sinh học và các ứng dụng của nó như màng BC cho thực phẩm và bao bì.
“Bản chất cellulose sinh học rất khác so với giấy, vật liệu này cũng đòi hỏi máy móc thiết bị khác, nên khi áp quy trình của giấy vào làm màng BC hay bao bì phân hủy sinh học sẽ gặp phải những khập khiễng nhất định”, chị Phương cho biết.
Công ty sẽ phải mất vài năm nữa mới có được công nghệ tương thích để có thể bắt đầu sản xuất màng BC hàng loạt một cách hiệu quả.
Nhóm tác giả và startup này không muốn một đối tác chỉ để rót vốn, mà thực sự cần có cơ chế phát triển, dẫn dắt đầu tư để đưa sản phẩm vào thị trường hoặc có khả năng chỉ ra những hướng phát triển sản phẩm phù hợp, để sản phẩm thực sự có chỗ đứng để bảo vệ môi trường.
