VINACHEM

Một công trình nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học tại ĐHTH Nebraska-Lincoln (Mỹ) và ĐHTH Jiangnan (Trung Quốc) cho thấy, việc áp dụng một bước đơn giản trong sản xuất chất dẻo phân hủy sinh học sẽ cải thiện mạnh những tính chất của chất dẻo này, đồng thời giúp vượt qua những trở ngại hiện nay để có thể tiến hành sản xuất ở quy mô công nghiệp.

Trong các khảo sát của mình, một nhà khoa học tại ĐHTH Nebraska-Lincoln đã phát hiện ra rằng, nếu gia nhiệt các sợi chất dẻo sinh học lên vài trăm oC, sau đó để cho chúng nguội từ từ thì độ bền của các sợi thu được sẽ tăng mạnh.

Cách tiếp cận theo phương pháp xử lý nhiệt như vậy cũng cho phép nhóm nghiên cứu bỏ qua nhu cầu sử dụng dung môi cũng như các kỹ thuật đắt tiền và tốn thời gian khác mà cho đến nay người ta thường phải sử dụng khi sản xuất chất dẻo sinh học ở quy mô thương mại.

Theo các nhà nghiên cứu, phương pháp nói trên cho phép các công ty sản xuất chất dẻo dẫn xuất từ ngũ cốc có thể sản xuất liên tục các chất dẻo phân hủy sinh học ở quy mô tối thiểu tương đương với quy mô sản xuất chất dẻo đi từ nguyên liệu dầu mỏ.

Phần lớn các chất dẻo ở Mỹ hiện đang được sản xuất từ nguyên liệu dầu mỏ và những nghiên cứu mới đây đã ước tính, khoảng 90% lượng chất dẻo này không được tái chế sau khi sử dụng.

Các tác giả của nghiên cứu cho biết, công nghệ mới này khiến cho sản xuất chất dẻo sinh học ở quy mô công nghiệp sẽ trở nên khả thi.

Phát hiện đơn giản và hiệu quả

Phương pháp mới nói trên sử dụng axit polylactic (polylactit), đây là một thành phần của chất dẻo phân hủy sinh học, được lên men từ tinh bột ngũ cốc, mía đường hoặc các cây trồng khác. Trong khi phần lớn chất dẻo đều được sản xuất từ dầu mỏ, ngày nay polylactit đã nổi lên như phương án thay thế thân thiện môi trường.

Tuy nhiên, sự nhạy cảm của polylactit trước các tác động của nhiệt và độ ẩm, đặc biệt là trong quá trình sản xuất, đã hạn chế khả năng sử dụng nó trong ngành dệt may và các ngành công nghiệp khác. Khi tìm kiếm phương pháp giải quyết vấn đề này, cách đây một thời gian dài các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc phối trộn các phân tử polylactit đối xứng ảnh - nhìn chung gọi là “L” hoặc “D” - có thể tạo ra tương tác phân tử mạnh hơn với hiệu quả tốt hơn so với chỉ sử dụng polylactit dạng L hoặc D.

Nhưng hiện đang có một trở ngại lớn đối với việc sử dụng kết hợp polylactit L và D. Do việc kết hợp polylactit hai dạng này ở tỷ lệ hợp lý là rất khó khăn, các nhà khoa học thường bắt buộc phải sử dụng những phương pháp phối trộn phức tạp và tốn kém. Một số trong những phương pháp đó sử dụng dung môi hoặc các tác nhân hóa chất khác mà bản thân việc loại bỏ chúng đã gây ra các vấn đề về môi trường.

Theo một chuyên gia về kỹ thuật các hệ thống sinh học, cho đến nay vẫn chưa có phương pháp thích hợp để có thể áp dụng trong sản xuất polylactit ở quy mô lớn. Trong một số trường hợp, người ta phải sử dụng dung môi hoặc các phụ gia khác, nhưng cách làm đó không thích hợp khi sản xuất liên tục ở quy mô công nghiệp. Nếu sử dụng dung môi, người ta phải hòa tan polyme, sau đó làm bay hơi dung môi và tìm cách sử dụng lại dung môi này. Cách làm như vậy quá tốn kém và không thực tế.

Các nhà khoa học tại ĐHTH Nebraska-Lincoln và ĐHTH Jiangnan đã quyết định đi theo một hướng tiếp cận khác. Sau khi phối trộn các viên polylactit L và D rồi kéo thành sợi, họ gia nhiệt nhanh các sợi này lên 200^oC.

Chất dẻo sinh học thu được theo phương pháp trên có khả năng chịu được nhiệt độ cao hơn 100o so với các chất dẻo chỉ chứa thuần túy các phân tử polylactit L hoặc D. Nó cũng duy trì sự toàn vẹn cấu trúc và độ bền kéo sau khi ngâm trong nước ở nhiệt độ hơn 120^oC, tương đương điều kiện mà chất dẻo sinh học đưa vào vải dệt phải chịu trong quá trình nhuộm.

Ngày nay, ngành công nghiệp dệt may sản xuất khoảng 100 triệu tấn sợi mỗi năm, điều đó có nghĩa là một phương án thân thiện môi trường, thay thế cho phương pháp sản xuất đi từ nguyên liệu dầu mỏ, sẽ mang lại hiệu quả lớn cả về mặt môi trường và kinh tế.

Theo các nhà khoa học, phương pháp mới với chi phí thấp của họ có thể được áp dụng theo phương thức sản xuất liên tục, vì vậy có thể áp dụng trong sản xuất quy mô lớn.

TN

Theo ScienceDaily, 8/2017