tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (biodegradation plastic)

Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
PhầnI TỔNG QUAN VỀ BIODEGRADATION
PLASTIC.
I.1 Giới thiệu chung về biodegradation plastic.
Nhựa phân hủy là nhựa mà nó sẽ phân hủy hiếu khí hay kị khí trong môi
trường tự nhiên. Sự phân hủy nhựa có thể đạt được khi các vi sinh vật trong
môi trường tieps xúc và chuyển hóa cấu trúc phân tử của nhựa để tạo ra một
chất gọi là mùn trơ, ít gây hại cho môi trường.
en.wikipedia.org/ /Biodegradable_plastic
Bioplastics là nhựa được phân hủy sinh học và thường được sản xuất chủ
yếu hoặc hoàn toàn từ nguồn tài nguyên tái tạo được. ngành công nghiệp sản
xuất bioplastics thường tập trung vào việc làm cho thuận tiện trong sinh hoạt
và phù hợp ổn định với môi trường.
Polyme được xem như là “xanh” thì phải thỏa mãn 2 yêu cầu: Một là chúng
phải được tạo ra từ những nguồn nguyên liệu có thể tái tạo, làm đổi mới lại
được như cây trồng… Hai là chúng phải trở thành phân bón khi bị phân hủy.
Hai điều kiên này không phụ thuộc vào nhau. Có 2 loại polymer tổng hợp và
tự nhiên. Polymer tự nhiên được tạo ra từ các nguồn có thể phục hồi lại được
như tinh bột, xenlulo. Polymer tổng hợp thì dựa vào các chế phẩm của công
nghiệp dầu mỏ.
Bao bì sinh học là sản phẩm của nguyên liệu tự nhiên có thể là các polymer
được tách trực tiếp từ sinh vật(dạng 1) hay polymer tổng hợp từ các
monomer có nguồn gốc sinh học (dạng 2) hay các hợp chất hữu cơ thiên
nhiên được biến đổi (dạng 3)
Bao bì từ vật liệu sinh học phải đáp ứng được các tiêu chuẩn như: tính chống
thấm (nước, khí, ánh sáng, mùi), đặc tính quang học (trong suốt,…), tính co
giãn, có thể đóng dấu hoặc in ấn dễ dàng, kháng nhiệt và hóa chất, tính ổn
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
định cũng như thân thiện với môi trường và có giá cả cạnh tranh. Hơn nữa
bao bì phải phù hợp với quy định về bao bì thực phẩm, tương tác giữa bao bì
và thực phẩm phải đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm. vật liệu sinh

học có thể tự phân hủy trong thiên nhiên, vì vậy không ảnh hưởng đến môi
trường. nhờ không sử dụng các hóa chất tổng hợp, bao bì từ sinh học sẽ an
toàn hơn đối với thực phẩm và sức khỏe của con người.
Hình ảnh tự hủy của cái ly bằng vật liệu sinh học qua 1, 15, 30, và 50 ngày.
/>I.2 Lịch sử phát triển của nhựa phân hủy.
Các sản phẩm polymer tự nhiên như hổ phách, sen-lăc( chất nhựa cây ở dạng
những tờ hoặc mảnh mỏng, dùng để làm vécni),gutta-percha đã được con
người khai thác và sử dụng từ rất lâu trong lịch sử phát triển của loài người
từ thời La mã và trung cổ. sau này thổ dân châu mỹ đã cải tiến kỹ thuật để
làm môi để múc và muỗng từ sừng động vật trước khi có những sản phẩm
hiện đại.tại châu âu, đúc đồ trang sức và hộp hoa đèn đã được phổ biến trong
thế kỷ 18.
Sự thương mại hóa bioplastics chỉ bắt đầu vào giữa thế kỷ 19. các nhà phát
minh người Mỹ đã tìm kiếm một vật liệu thay thế ngà voi trong sản xuất
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
banh bida, và năm 1969 bằng sang chế một dẫn xuất cellulose. Việc sử dụng
nhựa rộng rãi nhất là trong công nghiệp sản xuất phim và ảnh. Trong những
năm 1920, Henry Ford đã thử nghiệm mằng cách sử dụng đậu tương trong
sản xuất ôtô với mong muốn tìm các ứng dụng thưc phẩm không cho thặng
dư nông nghiệp. chất dẻo đậu nành đang ngày càng được sử dụng nhiều
trong sản xuất phụ tùng ôtô như bánh xe, trang trí nội thất và tấm bảng điều
khiển… cuối cùng, Ford đã đi trước trong việc sản xuất một mẫu xe ôtô
hoàn toàn bằng nhựa. ngày nay, việc sử dụng nhựa phụ tùng ô tô là rất phổ
biến nhưng việc sử dụng các sản phẩm nhựa được làm từ nguyên vật liệu tái
sinh có phần phụ theo dõi.
Một sản phẩm bioplastic vẫn đúng vững trước sự cạnh tranh của nhựa tổng
hợp là giấy bóng kính cellophane, một vật liệu có nguồn gốc từ cellulose.
Ngày nay nhu cầu về vật liệu nhựa liên tục tăng và công nghiệp nhựa là
thành phần quan trọng trong nền kinh tế. cùng với những áp lực từ chất thải
ngày càng tăng và giảm bớt các nguồn lực có khả năng về tái chế các

polymer tự nhiên và sử dụng chúng làm nguyên liệu cho chế tạo và công
nghiệp. trong tương lai, hứa hẹn một thế hệ mới của nhựa màu xanh lá cây
sẽ ra đời.
I.3 Sự khác nhau giữa nhựa phân hủy và nhựa truyền thống.
Bioplastics là nhựa được phân hủy sinh học và thường được sản xuất chủ
yếu hoặc hoàn toàn từ nguồn tài nguyên tái tạo được. ngành công nghiệp sản
xuất bioplastics thường tập trung vào việc làm cho thuận tiện trong sinh hoạt
và phù hợp ổn định với môi trường. giống như hầu hết các sản phẩm nhựa,
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
bioplastics bao gồm các polymer kết hợp chất dẻo và phụ gia được chế biến
bằng cách phun ra từ khuôn hoặc các phản ứng nhiệt.
Nhựa phân hủy có các thuộc tính:
- Chúng phân hủy được.
- Chúng được làm từ nguyên liệu tái tạo.
- Chúng được chế biến để thân thiện hơn với môi trường.
Chất dẻo hay nhựa truyền thống đều không đáp ứng được với những thuộc
tính này. Chất dẻo truyền thống rất khó để phân hủy, chúng được tạo ra từ
nguyên liệu hóa thạch không tái tạo được và rất có hại với môi trường sống
vì chúng góp phần làm tăng lượng chất thải rắn và gây ô nhiễm môi trường.
Nhựa truyền thống được làm từ nhiên liệu hóa thạch không tái tạo, chứa
nhiều cacbon trong nhựa trái ngược với cách sản xuất nhựa phân hủy,
cacbon vĩnh viễn bị mắc kẹt lại trong các lưới nhựa và hiếm khi được tái
chế. Mặt khác nhựa phân hủy có thành phần chính là các polymer tự nhiên
nên rất dễ để các vi sinh vật phân hủy.
I.4 Lợi ích của nhựa phân hủy.
Lợi ích về môi trường của chất dẻo phân hủy phụ thuộc vào cách sử lý thích
hợp. nhựa phân hủy không phải là một liều thuốc tuy nhiên các nhà khoa học
cho rằng một bất lợi về môi trường do phân hủy nhựa gây ra là cacbon giải
phóng vào không khí như là một khí nhà kính. Tuy nhiên chất dẻo phân hủy
từ chất liệu tự nhiên như dẫn trồng rau hoặc các sản phẩm động vật, cô lập

CO2 trong giai đoạn phát triển, chỉ giải phóng CO2 trong giai đoạn phân
hủy, vì vậy không thu dòng khí thải cacbon dioxitde.
Chất dẻo phân hủy yêu cầu một môi trường cụ thể của độ ẩm và oxi thích
hợp để phân hủy. có rất nhiều cuộc tranh luận về cacbon tổng số, nhiên liệu
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
hóa thạch và sử dụng nước trong chế biến nhựa phân huyrtuwf chất liệu tự
nhiên cho dù nó có tác động tiêu cự đến nguồn cung cấp thức ăn cho con
người.
en.wikipedia.org/ /Biodegradable_plastic
Nhựa phân hủy có thể thay thế dạng không phân hủy trong các dòng chất
thải, làm phân trộn, là công cụ quan trọng để chuyển hướng số lượng lớn
chất thải khác từ bãi rác.
Những ưu điểm của nhựa phân hủy: trọng lượng nhẹ,chi phí tương đối thấp,
khả năng phân hủy hoàn toàn và đầy đủ trong một cơ số phân trộn. thay vì
cố gắng tái chế một số lượng tương đối nhỏ bằng nhựa hỗn hợp, chất dẻo
phân hủy có thể dễ dàng kết hợp với các chất thải hưu cơ khác, qua đó cho
phép phân trộn có vị thế cao hơn chất thải rắn. Nhựa phân hủy làm giảm
gánh nặng trong việc phân hủy và sử lý chất thải trong các bãi rác. Việc sử
dụng các chất dẻo phân hủy được xem như một khả năng khác trong việc xử
lý chất thải ngoại trừ việc đốt ra tro hoặc chôn chất thải xuống đất.
I.5 Ứng dụng của nhựa phân hủy.
Bioplastics, để có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tế thì cần phải cạnh tranh
được với các sản phẩm nhựa hiện nay. Bioplastics phải được phát triển bền
vững nhờ các tính chất: linh hoạt, đàn hồi, độ dẻo và trên hết là tính bền. các
tính chất này là đã giúp nhựa truyền thống có chỗ đứng trên thị trường, phát
triển và hoàn thiện các tính chất này là mục tiêu chính của các nghiên cứu
chất dẻo phân hủy trong nhiều năm qua.
Có rất nhiều nghiên cứu hiện nay có lien quan đến phương pháp phân hủy
nhựa, ngoài ra còn có những nghiên cứu về kiểm soát thời gian phân hủy
nhựa. một trong những mục tiêu của những nghiên cứu này là để tạo ra một

Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
sản phẩm mà chúng ta có thể kiểm soát được quá trình phân hủy của các sản
phẩm nhựa theo ý muốn của chúng ta.
Màng bao phủ bằng nhựa phân hủy:
Màng bao phủ được đặt trên mặt đất xung quanh cây trồng để kiểm soát sự
tăng trưởng của cỏ dại và giữ độ ẩm. bình thường, nông dân sử dụng nhựa
polyetylen đen được kéo lên sau khi thu hoạch. Tuy nhiên khảo nghiệm bằng
cách sử dụng màng bọc bao phủ phân hủy trên các loại cây trồng cà chua và
ớt đã cho thấy nó thực hiện cũng như các màng polyethylene nhưng chỉ đơn
giản là cấy vào mặt đất sau khi thu hoạch. Nó dễ dàng hơn và nó làm đất
giàu cacbon hơn.
PhầnII BIODEGRADATION PLASTIC
II.1 Sản xuất nhựa phân hủy
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
Nhựa phân hủy được các nhà máy sản xuất dựa trên các tài liệu nghiên cứu
đã có sẵn trong nhiều năm qua. Tuy nhiên chi phí để sản xuất nhựa phân hủy
là rất cao có nghĩa là chi phí sản xuất là yếu tố chính ngăn cản nhựa phân
hủy thay thế nhựa truyền thống trên thị trường đại chúng.
Nhựa phân hủy thường được sản xuất bằng hai hình thức: tiêm đúc(rắn, hình
dạng 3D), thường ở dạng các dịnh vụ tiện ích thực phẩm, và phim ảnh,
thường đóng gói trái cây hữu cơ và bộ sưu tập túi cho lá cây và cỏ trang trí,
nông nghiệp và mulch.
Sản xuất: trong nỗ lực để khắc phục những thiếu sót, các nhà nghiên cứu đã
tìm cách phát triển các sản phẩm nhựa phân hủy được làm từ nguồn tái tạo,
như thực vật chẳng hạn. các chất dẻo truyền thống không phân hủy dài là vì
các phân tử polymer của nó quá lớn và liên kết chặt chẽ với nhau để được
chia ra và đồng hóa bởi các vi sinh vật. tuy nhiên chất dẻo phân hủy được
làm từ lúa mì và tinh bột ngô có các phân tử dễ dàng được tấn công và chia
nhỏ bởi các vi sinh vật.
Tinh bột là các polymer tự nhiên. Các loại cây ngũ cốc và củ thường có chứa

tỷ lệ lớn tinh bột. tinh bột có thể được sử lý trực tiếp vào một bioplastic
nhưng một đặc điểm cố hữu của tinh bột là dễ hòa tan trong nước vì vậy
bioplastics được làm từ tinh bột sẽ bị trương lên và biến dạng khi tiếp xúc
với độ ẩm, hạn chế việc sử dụng của nó. Vấn đề này được khắc phục bằng
cách sửa đổi những tinh bột vào những polymer khác nhau. Trước tiên tinh
bột được thu hoạch từ cây ngô, lúa mì hoặc khoai tây, sau đó vi sinh vật biến
nó thành axit lactic, một monomer. Cuối cùng, các phân tử của axit lactic
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
đươc liên kết thành chuỗi dài hoặc polymer. Sau đó chúng liên kết với nhau
để tạo thành nhựa gọi là polylactide(PLA). PLA có thể dùng cho các sản
phẩm như chậu cây và tã dùng một lần. nó đã được thương mại hóa từ năm
1990, và một số pha trộn đã tỏ ra hiệu quả trong việc cấy ghép. Tuy nhiên vì
nó đắt hơn nhựa thông thường, nó đã không thành công trong việc dành
được sự chấp nhận rộng rãi của người tiêu dùng.
Nhựa cũng có thể được sản xuất bởi vi khuẩn. một cách làm polymer phân
hủy liên quan đến việc sản xuất hạt nhựa từ bên trong tế bào vi khuẩn có tên
polyhydroxyalkanoate(PHA). Vi khuẩn được nuôi cấy và nhựa được thu
hoạch từ tế bào của vi khuẩn. các nhà khoa học đã lấy gen từ các vi khuẩn và
cấy chúng vào cây bắp và sau đó sản xuất nhựa trong các tế bào riêng của
nó.
www.science.org.au/ /061key.htm
- Chất thải động vật có cơ hội trở thành nhựa phân hủy.
Một nghiên cứu được phát triển tại trường đại học Waikato sẽ cho phép các
chất thải động vật được chuyển thành nhựa có ích và phân hủy. quy trình
mới được phát triển trong hơn hai năm do trường đại học Waikato, các kỹ
sư, tiến sĩ và thạc sĩ Johan Verbeek, sinh viên Lisa van den Berg, có thể biến
rác thải bữa ăn đạm động vật như máuvà lông thành một loại nhựa phân hủy
bằng cách sử dụng tiêu chuẩn đùn nhựa và tiêm khuôn máy móc.
Tiến sĩ Verbeek rất hài lòng vì sử dụng chất thải có giá trị thấp để tạo ra một
sản phẩm có giá trị cao mà không gây ô nhiễm môi trường. các vật liệu

chúng ta có thể sản xuất có thế mạnh của polyethylene-nhựa được sử dụng
trong chai sữa và các túi nhựa siêu thị nhưng nó phân hủy hoàn toàn. Tiến sĩ
Verbeek nói protein là polymer để chúng tôi biến chúng thành nhựa. ông dự
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
kiến rằng các bioplastic sẽ phù hợp với tấm plastic nông nghiệp, khay cây
giống, chậu cây và thậm chí cả sân golf(cọc phát bóng).
Ở Việt Nam, chúng ta đã sản xuất được nhựa phân hủy theo công nghệ của
nước ngoài.
Công ty cổ phần văn hóa Tân Bình ( công ty ALTA) đã sản xuất được bao
bì nhựa tự hủy theo công nghệ nước ngoai.
Công nghệ sản xuất bao bì nhựa tự hủy tương tự như công nghệ sản xuất bao
bì thường, nhưng trong quá trình sản xuất có thêm chất phụ gia để bao bì
nhựa có thể tự phân hủy. Quá trình sản xuất vẫn cho phép in ấn lên bao bì
sản phẩm như các loại bao bì nhựa thông thường.
Thời gian để một bao bì nhựa phân hủy là từ 3 tháng đến lâu hơn tùy theo
yêu cầu của khách hàng. Sau thời gian trên, bao bì nhựa tự phân hủy, rã ra
thành một loại bột mịn. Trong môi trường yếm khí như bãi rác, bao bì nhựa
tự hủy càng phân hủy nhanh hơn.
Từ đầu năm 2003 đến nay, công ty ALTA đã sản xuất và xuất khẩu mặt
hàng này qua các nước Italia, Đức, Anh, Pháp theo đơn đặt hàng của khách
hàng. Trong 6 tháng đầu năm 2005, Công ty ALTA đã xuất khẩu được 30
tấn bao bì nhựa tự hủy.
Tuy nhiên,giá thành của bao bì nhựa tự hủy cao hơn bao bì nhựa thường từ
15-20%. Do đó, loại bao bì nhựa tự hủy này chưa được các khách hàng trong
nước chuộng.
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
Hiện Công ty ALTA (thông qua một nhà phân phối) đã làm việc với Thương
xá TAX và Sở Y tế TP.HCM để đưa bao bì nhựa tự hủy vào sử dụng trong
cuộc sống. Trước mắt, Thương xá TAX đã đặt hàng 16 tấn bao bì nhựa tự
hủy để đưa vào sử dụng trong siêu thị.

/>VN/20453677/189/
Các nhà khoa học thuộc Đại học Hoàng đế London (Anh) đã tìm được cách
chuyển đổi đường có trong những loại cây mọc nhanh và cỏ thành một phân
tử lớn, được biết đến với cái tên polymer, và dùng nó để chế tạo ra chất dẻo.
Vì những loại cây này không cần phải chăm bón và không cần nhiều đất để
mọc, việc dùng chúng sản xuất chất dẻo sẽ ít bị phản đối như dùng các loại
cây trồng khác để làm nhiên liệu cho xe hơi. Bên cạnh đó, chu trình sản xuất
vật liệu mới lại cần ít năng lượng hơn so với các phương pháp chế tạo chất
dẻo hiện nay. Mặc dù trên thị trường đã có những loại chất dẻo làm từ các
vật liệu tự nhiên như bắp, tiếc thay những loại chất dẻo này lại không phân
hủy nhanh chóng. Phát hiện của các chuyên gia Anh không những cắt giảm
việc sử dụng dầu mỏ để tạo chất dẻo mà còn có khả năng cho phép con
người làm phân trộn từ nhựa tại nhà. Chất dẻo có nguồn gốc dầu mỏ thường
phải mất rất nhiều năm để phân hủy, nhưng vật liệu làm từ đường thực vật
có thể dễ dàng được phân hủy trong vòng vài tháng. Theo các nhà nghiên
cứu, chất dẻo sinh học mới sẽ có mặt trên thị trường trong vòng 5 năm tới.
/>Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
Các nhà khoa học Hàn Quốc đã chế tạo ra một loại polymer dùng để sản
xuất ra loại chất dẻo được ứng dụng nhiều trong đời sống dựa trên công
nghệ sinh học không sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Nghiên cứu này có thể giúp sản xuất ra loại chất dẻo thân thiện hơn với môi
trường, có khả năng phân hủy sinh học và ít độc hại hơn.
Chìa khóa của nghiên cứu này chính là acid polylactic (PLA), một loại
polymer sinh học được sản xuất bằng nguồn nguyên liệu tự nhiên và có thể
tái tạo được. Nguyên liệu sản xuất PLA là bột bắp hoặc những chất giàu tinh
bột như bột lúa mì. Đặc biệt, loại polymer này có thể phân hủy sinh học
trong vòng 2 tháng ở điều kiện lý tưởng.
PLA sẽ được dùng làm vật liệu để sản xuất bao bì phân bón, thực phẩm và
các loại bát đĩa dùng một lần. Nó cũng được sử dụng trong một số ứng dụng
y sinh như chỉ phẫu thuật, các thiết bị đặt trong cơ thể và các thiết bị truyền

thuốc.
So với thời điểm ra đời cách đây vài năm, giá cả nhựa dẻo PLA đã giảm
xuống nhưng nó vẫn đắt hơn nhựa dẻo sản xuất từ dầu hỏa. Hiện tại, đội
nghiên cứu đã thành công trong việc đơn giản hóa quá trình sản xuất PLA,
giúp giảm chi phí sản xuất. Điều này có nghĩa là chẳng bao lâu nữa chúng ta
có thể nhìn thấy nhựa dẻo PLA được sử dụng rộng rãi trong đời sống.
Trước đó, PLA được sản xuất qua 2 bước: lên men và tiến hành phản ứng
trùng hợp, rất phức tạp và tốn kém. Nhưng bằng cách sử dụng công nghệ
chuyển hóa vi khuẩn E. Coli, đội nghiên cứu thuộc Trường ĐH KAIST (Hàn
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
Quốc) và công ty hóa chất LG Chem đã phát triển thành công quy trình sản
xuất PLA và các chất đồng trùng hợp của nó chỉ qua một giai đoạn là quá
trình lên men trực tiếp. Điều này giúp giảm chi phí sản xuất ra PLA và chất
đồng trùng hợp (gồm muối lactat), tăng khả năng đưa vào sản xuất đại trà
loại polymer này.
GS. Sang Yup Lee thuộc ĐH KAIST, người đứng đầu nghiên cứu trên cho
biết: “Bằng cách phát triển một chiến lược kết hợp công nghệ chuyển hóa và
công nghệ enzym, chúng tôi đã phát triển thành công quy trình sản xuất một
giai đoạn, sản xuất PLA và các chất trùng hợp của nó hiệu quả.”
“Polyester và các polymer khác mà chúng ta sử dụng hằng ngày hầu như
được sản xuất từ dầu mỏ bằng quá trình tinh chế hay các quy trình hóa học”.
“Ý tưởng sản xuất polymer từ sinh khối có thể tái tạo thu hút được sự quan
tâm của nhiều người do lo ngại ô nhiễm môi trường và suy giảm của nguồn
nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng tăng.
“PLA được xem như một sự thay thế tuyệt vời cho nhựa dẻo sản xuất bằng
dầu mỏ nhờ khả năng phân hủy sinh học và ít độc hại hơn đối với sức khỏe
con người.
/>21516339.html
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
II.2 Năng lượng và chi phí cho sản xuất nhựa phân hủy.

Các nhà nghiên cứu khác nhau đã tiến hành đánh giá chu kì tuần hoàn rộng
lớn của polyme phân hủy để xác định xem các polymer phân hủy có nhiều
hiệu quả về năng lượng hơn polymer do nguyên liệu hóa thạch thông thường
dựa trên cách thức, phương tiện sản xuất. Nghiên cứu thực hiện bởi
Gerngros ước tính rằng các năng lượng hóa thạch cần thiết để tạo 1kg
polyhydroxyalkanoate(PHA) là 50,4MJ/kg, Akiyama cũng ước tính giá trị
khoảng 50-59MJ/kg. Polylactide (PLA) có chi phí năng lượng nhiên liệu hóa
thạch trong khoảng 54-56,7MJ. Nature works thực hiện sản xuất một kg
PLA với 27,2MJ nhiên liệu hóa thạch và dự đoán rằng con số này có thể
giảm xuống 16,6MJ/kg ở thực vật thế hệ kế tiếp của họ. ngược lại,
polypropylene và polyethylene mật độ cao đòi hỏi 85,9 và 73,7MJ/kg tương
ứng. những giá trị này bao gồm cả năng lượng của nguyên liệu nhúng vì nó
được sản xuất dựa vào nguyên liệu hóa thạch.
Ngày nay,công nghệ sản xuát PHA dang được phát triển, mức tiêu thụ năng
lượng có thể được giảm hơn nữa bằng cách loại bỏ các bước lên men, hoặc
bằng cách chất thải thực phẩm làm nguyên liệu sản xuất. vieucj sử dụng các
loại cây trồng khác như ngô, mía đường dự kiến sẽ có năng lượng thấp hơn
yêu cầu sản xuất PHA bởi quá trình lên men, bã mía được sử dụng như một
nguồn năng lượng tái tạo.
Có nhiều polymer phân hủy sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo(PHA,
PLA, tinh bột) cũng cạnh tranh với sản xuất nguyên liệu chính là Ngô.
Mức độ phân hủy nhựa được đo bằng nhiều cách. Các hoạt động của vi
khuẩn arobic có thể được đo bằng lượng oxi chúng tiêu thụ hoặc lượng
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
cacbon dioxide nó sản xuất được. hoạt động của vi khuẩn kị khí và số lượng
khí mêtan thoát ra.
- PLA,PHA có chi phí sản xuất đắt hơn và chưa được thay thế sử dụng rộng
rãi trong đời sống so với nhựa hóa dầu truyền thống. sản phẩm nhựa phân
hủy hiên nay trên thị trường thường đắt hơn từ 2- 10 lần so với nhựa hóa dầu
truyền thống. nhưng với chi phí như vậy, nhựa truyền thống không phản ánh

đầy đủ tác động của nó đến môi trường. nếu các tác động đến môi trường và
các chi phí liên quan được xem xét đầy đủ thì chất dẻo truyền thống sẽ có
chi phí nhiều hơn và nhựa phân hủy sẽ có thể cạnh tranh hơn với chất dẻo
truyền thống trên thị trường. nếu chi phí là một rào cản lớn đến sự thu hút
của nhựa phân hủy đến người tiêu dùng thì biện pháp giải quyết vấn đề đó là
nghiên cứu tìm ra các phương thức sản xuất có chi phí thấp để sản xuất nhựa
phân hủy. tại Úc, các trung tâm nghiên cứu (CRC) thực phẩm Quốc tế và
khoa học sản xuất bao bì là dựa vào cách sử dụng tinh bột cơ bản,pha trộn
với nhiều loại polymer khác đắt tiền để sản xuất chất dẻo.
en.wikipedia.org/ /Biodegradable_plastic
Compost có thể là chìa khóa để tối đa hóa lợi ích về môi trường của chất dẻo
phân hủy.một trong những trở ngại lớn để phân compost chất thải hữu cơ là
hỗn hợp phân hủy bao bì nhựa không có lãi về kinh tế do đó toàn bộ hỗn hợp
chất thải dòng kết thúc trong bãi rác. Bằng cách đảm bảo chất dẻo phân hủy
được sử dụng để gói tất cả các sản phẩm hữu cơ, trong tương lai gần có thể
thiết lập một đường dây phân compost quy mô lớn trong đó bao bì và vật
liệu và vật liệu được trộn lẫn làm một. kết quả là phân compost được đưa
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
vào sản xuất nông nghiệp, do đó có thể chuyển hướng vào phát triển những
nguyên liệu để sản xuất chất dẻo phân hủy.
II.3 Các loại nhựa phân hủy.
Có hai loại chính của chất dẻo phân hủy trên thị trường : thủy phân huỷ chất
dẻo(HBP) và oxo-nhựa phân hủy (OBP). Cả hai đầu tiên sẽ trải qua sự suy
thoái hóa học bằng cách thủy phân và oxi hóa tương ứng. điều này dẫn đến
sự tan rã thể chất của nhựa và giảm đáng kể trọng lượng phân tử của nó. Sau
đó tuân theo sự phân hủy nhựa.
OBP được thực hiện bằng cách them một tỷ lệ nhỏ các hợp chấtcủa các kim
loại chuyển tiếp cụ thể (sắt, mangan, coban và niken được sử dụng phổ biến)
vào sản xuất bình thường của polyolefin(PEvàPP) và polystyrene. Các chất
súc tác và các chất phụ gia được sử dụng để đẩy mạnh quá trình suy thoái

nhựa phân hủy. các chất xúc tác,phụ gia có nhiều loại và được phổ biến rộng
rãi trong thiên nhiên, được sử dụng phổ biến trong nhiều nghành công
nghiệp.
HBPcó xu hướng suy thoái và phân hủy nhanh hơn OBP nhưng chúng phải
được thu thập vào một đơn vị phân compost công nghiệp. kết quả cuối cùng
thì giống nhau, cả hai được chuyển đổi thành carbondioxide, nước và sinh
khối. OBP ít tốn kém hơn, có tính chất vật lý tốt hơn và có thể được thực
hiện với thiết bị chế biến nhựa. BHP thải ra metan trong điều kiện yếm khí
nhưng OBP thì không. HBP có thể được làm từ nguồn tài nguyên nông
nghiệp như ngô, lúa mì, mía hay tài nguyên hóa thạch(dầu mỏ) hoặc pha
trộn từ hai nguồn. một số polymer thường được sử dụng bao gồm:
PHA(polyhydroxyalkanoates), PVA(polyvinyl alcohol), PET(polyethylene
terephthalate), PCL(polycaprolacton), PLA(acid polylactic),
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
PHBV(polyhydroxybutyrate-valerate)
/>Nhựa phân hủy cũng có thể được chia thành các loại sau:
+ Hydro-biodegradable. Đầu tiên nhựa sẽ được phân hủy theo sự tương tác
với nước(có tham gia của quá trình thủy phân), sau đó có sự tham gia của vi
sinh vật.
+ Photo- biodegradable. Đầu tiên nhựa sẽ được phân hủy theo sự tương tác
với ánh sáng mặt trời(một quá trình gọi là photolysis), sau đó có sự tham gia
của vi sinh vật.
+ Oxo-degradable. Một số công ty đã tuyên bố họ có thể tạo ra một phụ gia
mà có thể được bổ sung vào các sản phẩm nhựa truyền thống giúp nó phân
hủy được. các sản phẩm này trở thành oxo-phân hủy. phụ gia cho phép các
vật liệu nhựa dễ phá vỡ khi tiếp xúc với nước thành các thành phần nhỏ hơn
đủ để vi khuẩn phân hủy chúng tuy nhiên vi khuẩn không thể thực sự phá vỡ
các sản phẩm này.kết quả cuối cùng là có dư lượng sinh khối polymer và
nhựa không bao giờ được phân hủy như kết quả của sự tương tác với vi sinh
vật.

II.4 MỘT SỐ VẬT LIỆU SẢN XUẤT NHỰA PHÂN HUỶ.
Hiện nay, vật liệu bao bì sinh học chủ yếu từ polymer sinh học chẳng hạn
như: tinh bột, cellulose,protein, pullulan, gelatin… và các monomer từ các
chất hữu cơ lên men.
Vật liệu từ tinh bột: đây là nguồn nguyên liệu phong phú, có sẵn và rẻ tiền.
tinh bột có 2 thành phần là Amilose và Amilopectin. Trong tự nhiên, tinh bột
có nhiều ở ngũ cốc, một số loại rau củ và một số loại đậu.
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
Hạt tinh bột có thể được kết hợp với plastic truyền thống, đặc biệt kết hợp
với polyolefins. Khi đó plastic sẽ được phân hủy bởi vi sinh vật, vi sinh vật
sẽ sử dụng tinh bột, làm tăng độ xốp tạo khoảng trống làm mất tính nguyên
vẹn của mạng plastic.
Có 3 loại polymer phối trộn: polyhydroxylalkanoates(PHA), polylactic
acid(PLA), thermoplastic tinh bột(TPS). Ba loại này đang được quan tâm
trong những năm gần đây.
PLA được sản xuất từ sự lên men tinh bột (chủ yếu là tinh bột bắp). loại
polymer này tiêu tốn ít năng lượng hơn plastic. Mặc dù những polymer này
rất thân thiện với môi trường nhưng vẫn chưa được sử dụng rộng rãi do chi
phí sản xuất còn cao. Polymer TPS là polymer 100% từ tinh bột đã có chỗ
đứng trên thị trường. nó có ưu điểm là: chi phí năng lượng, giá cả thấp hơn
so với plastic truyền thống. mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng vẫn còn nhiều
rào cản khiến chúng chưa được sử dụng rộng rãi như sự hoài nghi của người
tiêu dùng, chi phí nguyên liệu, chi phí kỹ thuật.
Để vượt qua những rào cản đó chúng ta phải có những chính sách như sau:
- đưa ra những nghiên cứu mở rộng về việc đóng gói bao bì có bổ sung
khí quyển.
- tiếp tục nhắm vào các mặt hàng ở của hàng tạp hóa, các sản phẩm trái
cây, rau, sản phẩm snack cho trẻ em và thực phẩm cho vật nuôi trong
nhà.
- Tìm kiếm sự đồng tình,ủng hộ của các tổ chức có quan tâm đến vấn

đề môi trường như: các trường đại học, cao đẳng, các tổ chức khác có
quan tâm đến vấn đề này.
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
- Nhấn mạnh vào sự tiện ích bởi vì có rất nhiều người không quan tâm
đến môi trường và sự tiện ích của nhựa sinh học.
II.4.1 Vật liệu PLA
Những vật liệu đóng gói bằng plastic vững chắc, sạch được sử dụng phải
thỏa mãn điều kiện: không đắt tiền, nhẹ, không thấm khí, không thấm nước
và dầu.
Người ta sản xuất PLA dựa vào nguồn nguyên liệu từ tinh bột bắp. Bắp được
xay và cán sau đó sẽ được đường hóa thành các dextrin. Các dextrin này sẽ
được chuyển thành axit lawctic qua quá trình lên men. Và rồi sẽ được cô
đặc, lúc này 2 phân tử lactic sẽ kết hợp lại thành cấu trúc vòng gọi là lactid.
Hợp chất lactid này sẽ được làm sạch qua quá trình chưng cất sau đó chúng
sẽ được trùng hợp tạo chuỗi polymer mạch dài. Để có nhiều loại thì ta có thể
thay đổi phân tử lượng hoặc độ trong. Bằng cách thêm vào nhiều chất bổ
sung ta sẽ có vật liệu PLA.
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
m
erit of biobQuy trình sản xuất vật liệu PLA
sau đó vật liệu này sẽ được bán cho các công ty và nó sẽ được gia công thêm
để cho ra sản phẩm cuối cùng. Sau một thời gian sử dụng thì PLA sẽ được
hủy đi hoặc được tái chế lại.
mặc dù cóa nhiều ích lợi đối với môi trường nhưng vẫn có nhiều khía cạnh
kỹ thuật cần giải quyết. ví dụ: tinh bột rất dễ tương tác với nước nên nhiều
thuộc tính của PLA phụ thuộc rất nhiều vào độ ẩm. điều này có nghĩa là
PLA sẽ không được sử dụng trong thị trường chai lọ. mặt khác PLA chịu
được nhiệt độ tối đa là khoảng 114 độ F. nếu vượt qua nhiệt độ này thì PLA
sẽ tan chảy. d
Iddđd an

II.4.2 Vật liệu PHA
Polyhydroxylalkanoates hay PHA là một vật liệu polymer khác có nhiều
hứa hẹn. polymer này đang được nghiên cứu để thay thế cho bao bì plastic.
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
Các nhà sinh học đã biết đến sự tồn tại của PHA từ năm 1925 trong tế bào vi
khuẩn. nhiều loại PHA được tổng hợp từ các nguồn cacbon, vi sinh vật hữu
cơ khác nhau và qua các quá trình gia công.
Có 2 phương pháp để tổng hợp nên PHA :
- phương pháp lên men gồm: trồng các cây trồng như bắp rồi thu hoạch,
tách chiết glucose từ cây trồng sau đó lên men đường trong tế bào có
chứa PHA, rửa và xoáy đảo tế bào để giải phóng PHA sau cùng là cô
dặc và phơi khô trong khuôn.
- Quá trình tổng hợp dựa vào sự phát triển PHA trong tế bào cây trồng
là một kỹ thuật đang được theo đuổi. quá trình này giống với quá trình
đã mô tả ở trên nhưng bỏ qua giai đoạn lên men. Người ta sử dụng
một lượng lớn dung môi để trích ly nhựa từ cây trồng, sau đó tìm cách
loại dung môi đi do đó rất tốn kém về năng lượng.
Một ưu điểm của PHA so với PLA là khả năng tự phân hủy của nó rất là cao
và dễ tổng hợp. khi được đặt vào môi trường sinh vật tự nhiên thì nó sẽ tự
phân hủy thành CO2 và nước. điều này giúp nó có nhiều ứng dụng trong
cuộc sống.
II.4.3 Vật liệu TPS
TPS(Thermoplastic starches) là vật liệu bằng tinh bột có chứa chất dẻo
chịu nhiệt.
Thermoplastic starches đã có nhiều bước phát triển trong ngành công ngiệp
polymer sinh học. những polymer này được tạo ra từ tinh bột bắp, lúa mì,
khoai tây. Thermoplastic starches (TPS) khác PLA và PHA là chúng không
qua giai đoạn lên men. Đẻ có những thuộc tính giống như plastic, TPS được
trộn với các vật liệu tổng hợp khác.
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)

Tinh bột liên kết với các polymer tổng hợp khác, với hàm lượng tinh bột có
thể lớn hơn 50% sẽ tạo nên các loại plastic mà đáp ứng được nhu cầu thị
trường.
EAA(copolyme là ethylen- acrylic acid): được nghiên cứu từ năm 1977.
nhược điểm của loại plastic này là nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường,
dễ bị rách trượt và không được phân hủy hoàn toàn bởi vi sinh vật.
Starch/ vinyl alcohol copolymers: tùy vào điều kiện gia công, loại tinh bột
và thành phần của copolymes sẽ tạo nên nhiều loại plastics với hình dạng và
hoạt tính khác nhau. Plastic chứa tinh bột có tỷ lệ AM/AP lớn hơn 20/80 sẽ
không hòa tan ngay cả trong nước sôi. Còn plastic chứa tinh bột có tỷ lệ
AM/AP nhỏ hơn 20/80 sẽ được hòa tan từng phần. tỷ lệ tinh bột được phân
rã bởi vi sinh vật trong những vật liệu này tỷ lệ nghịch với hàm lượng của
AM/ phức vinyl alcohol. Điểm hạn chế của những vật liệu này là giòn và
nhạy cảm với độ ẩm.
Cơ chế tự hủy:
Thành phần tự nhiên: dù được che chắn bởi cấu trúc mạng nhưng vẫn bị
phân hủy bởi enzim ngoại bào của vi sinh vật.
Thành phần tổng hợp được phân hủy do sự hấp thụ bề mặt của vi sinh vật,
tạo bề mặt trống cho sự phân hủy các thành phần tự nhiên.
Aliphatic polyester: tinh bột cũng có thể được cấu trúc lại với sự hiện diện
của các polymer kị nước như các polyester béo. Polyester béo có điểm tan
chảy thấp khó tạo thành vật liệu nhiệt dẻo và thổi tạo hình. Khi trộn tinh bột
với polyester béo sẽ cải thiện được nhược điểm này. Một số polyester béo
thích hợp là: poly-Ɛ-caprolactone và các copolymer của nó, hoặc các
polymer tạo thành từ các phản ứng của các glycol như 1,4- butandiol với
một số acid như succinic, adipic,sebacic, azelaic, dicanoic, decanoic,
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
brassillic. Sự kết hợp này sẽ tăng thuộc tính cơ, giảm sự nhạy cảm với nước
và tăng khả năng phân hủy.
Đã có những nghiên cứu thay thế bao bì plastic từ các chế phẩm dầu mỏ

sang dạng bao bì plastic từ bắp.
Nguồn nguyên liệu bắp có thể thỏa mãn nhu cầu lớn của bao bì plastic.
Vật liệu làm từ nguồn nguyên liệu này hạn chế việc ô nhiễm môi trường do
khi phân hủy nó không btaoj ra các hợp chất độc.
Việc thay thế đầu tiên được tiến hành vào ngày 1-11-2005, 114 triệu thùng
chứa bằng plastic được sử dụng hàng năm cho các đại lý bán lẻ rau quả, dâu
tây, thảo dược… hiệu quả kinh tế thể hiện rõ rệt.
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)

Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)

V t li u bioplastic t b p.ậ ệ ừ ắ

II.4.4 Vật liệu từ cellulose:
Đề tài: Tìm hiểu về nhựa phân hủy sinh học (Biodegradation plastic)
Cellulose là nguồn nguyên liệu phong phú, không hòa tan trong nước và hầu
hết dung môi hữu cơ.
Cellophane(giấy bóng kính) là một trong những dạng phổ biến của bao bì từ
cellulose, được sử dụng cho nhiều loại thực phaamrbowir tính chống thấm
dầu, khả năng ngăn cản sự tấn công của vi khuẩn và tính trong suốt của nó.
Cellophane thường được phủ một lớp ngoài với nitro cellulose hay là
acrylate để tăng khả năng chống thấm mặc dù lớp phủ này không được phân
hủy bởi vi sinh vật.
Chúng ta có thể bao gói bánh mỳ bằng celophane- một loại vật liệu phân hủy
sinh học dùng bao gói thực phẩm, loại vật liệu này có giá cả cạnh tranh với
plastic thông thường, một ưu điểm khác là nó có thể phân hủy nhanh sau khi
sử dụng, thậm chí nó có thể ăn được.
Ngoài ra cellulose acetate được kết hợp với tinh bột để tạo nên plastic dễ
phân hủy bởi vi sinh vật. cellulose cũng kết hợp với chitosan tạo màng có
khả năng thấm khí và thấm nước cao.