Các nhà nghiên cứu ở Đức tìm ra cách tận dụng tối đa nguồn phụ phẩm từ sản xuất nông nghiệp. Thay vì tiêu hủy hoặc bỏ phí, các loại rác thải như rơm rạ, bã mía, ngô và thậm chí là phế phẩm từ ngành giấy đang trở thành nguồn nguyên liệu đầu vào tiềm năng cho quy trình sản xuất nhựa sinh học.
Trọng tâm của nghiên cứu này nằm ở việc ứng dụng công nghệ enzyme và vi sinh vật vào quy trình sản xuất. Cụ thể, các nhà nghiên cứu tại Đại học Purdue đã sử dụng các thuật toán chuyên sâu để thiết kế ra những enzyme đặc biệt. Những enzyme này đóng vai trò là chất xúc tác nhằm đẩy nhanh các phản ứng hóa học cần thiết.
Quy trình này cho phép phân tách các vật liệu sinh học thành những đơn vị cấu thành đơn lẻ. Từ đó, các nhà khoa học có thể tổng hợp nên loại nhựa sinh học mang tên polyhydroxyalkanoates, hay còn gọi tắt là PHA.
Thay vì bỏ đi, trong tương lai các loại rác hữu cơ sẽ được sử dụng để làm thành nhựa.
Đặc tính của loại nhựa PHA này là sự kết hợp giữa độ bền cơ học cao và khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn. Khác với các loại nhựa truyền thống thường tồn tại hàng trăm năm trong môi trường, nhựa PHA có thể tái chế vô hạn hoặc tự phân hủy mà không để lại các hạt vi nhựa gây hại. Điều này giúp giải quyết bài toán ô nhiễm nhựa vốn là vấn đề nan giải của toàn cầu trong nhiều thập kỷ qua.
Bên cạnh nhựa PHA, một hướng nghiên cứu khác từ trường Kỹ thuật FAMU-FSU cũng đạt được kết quả khả quan trong việc sản xuất nhựa polyurethane. Các chuyên gia đã phát triển một phương pháp cho phép kết hợp chất thải hữu cơ với CO2 thu giữ được từ khí quyển. Điểm đáng chú ý của quy trình này là việc loại bỏ hoàn toàn các hóa chất độc hại, ví dụ như isocyanates, vốn là thành phần bắt buộc trong sản xuất nhựa thông thường.
Phương pháp mới không chỉ đảm bảo tính an toàn cho sức khỏe con người mà còn giúp tiết kiệm đáng kể nguồn năng lượng vận hành trong nhà máy.
Nhiều phương pháp chế tạo nhựa mới đang được các nhà khoa học nghiên cứu, ứng dụng.
Về khả năng ứng dụng, Các nhà khoa học đang tiếp tục hoàn thiện công thức để tăng cường khả năng chịu nhiệt của vật liệu. Khi các rào cản về đặc tính vật lý được gỡ bỏ, loại nhựa này có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đòi hỏi tiêu chuẩn khắt khe.
Ngành y tế có thể sử dụng chúng để làm thiết bị chuyên dụng, trong khi ngành ô tô có thể dùng để sản xuất linh kiện. Ngoài ra, các sản phẩm bao bì và vật liệu cách nhiệt cũng là những thị trường mục tiêu đầy hứa hẹn cho loại nhựa làm từ phụ phẩm nông nghiệp này.
Về mặt kinh tế, việc chuyển đổi rác thải nông nghiệp thành nhựa mang lại lợi ích đa chiều cho các bên liên quan. Hàng triệu tấn phụ phẩm từ trồng trọt thay vì bị đốt bỏ gây ô nhiễm không khí giờ đây trở thành hàng hóa có giá trị.
Việt Nam hiện là một quốc gia đang phát triển. Ngành nông nghiệp chiếm tỷ trọng cao trong GDP và đóng vai trò " trụ đỡ" quan trọng cho nền kinh tế, đảm bảo an ninh lương thực, cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp, giải quyết việc làm...
Tại Việt Nam, có hàng triệu tấn rơm rạ bị đốt mỗi năm, gây ô nhiễm môi trường.
Mỗi năm, Việt Nam thải ra khoảng 156 triệu tấn phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ trấu...), gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng khi tỷ lệ tái chế còn thấp (chỉ khoảng 10-35% phụ phẩm nông nghiệp).
Do đó, nếu loại vật liệu mới này sớm được đưa vào thực tế và phổ cập toàn cầu, người nông dân Việt Nam sẽ có thêm một nguồn thu nhập ổn định từ việc cung cấp nguyên liệu đầu vào.
Việc tận dụng nguồn lực từ thiên nhiên và phế phẩm công nghiệp để tạo ra vật liệu mới đang trở thành xu thế tất yếu. Những bước tiến trong nghiên cứu này không chỉ mang lại giá trị về mặt khoa học mà còn đặt nền móng cho một mô hình tăng trưởng bền vững.
Sự kết hợp giữa công nghệ hiện đại và nguồn nguyên liệu truyền thống hứa hẹn sẽ thay đổi diện mạo của ngành công nghiệp nhựa trong tương lai gần.
