Nhựa sinh học đang trở thành một trong những xu hướng nổi bật trong nỗ lực giảm thiểu rác thải nhựa và bảo vệ môi trường. Loại nhựa này được coi là giải pháp tối ưu trong việc thay thế nhựa truyền thống khó phân hủy, không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn mang đến nhiều ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất và đời sống.
Trong bài viết này, hãy cùng Vafapack tìm hiểu nhựa phân hủy sinh học là gì? Và tất tần tật những điều bạn cần biết về nhựa tự hủy sinh học.
Nguồn gốc và xuất xứ của nhựa phân hủy sinh học
Nhựa tự hủy sinh học (biodegradable plastics) có nguồn gốc từ việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu thay thế nhựa truyền thống nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Loại nhựa này thường được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu tái tạo tự nhiên, có khả năng phân hủy sinh học thông qua các quá trình tự nhiên, chẳng hạn như sự tác động của vi sinh vật, nước, và nhiệt độ môi trường.
Nguồn gốc phát triển của nhựa phân hủy sinh học
Giai đoạn khởi đầu:
- Năm 1926, Maurice Lemoigne, một nhà hóa học người Pháp, phát hiện ra polyhydroxybutyrate (PHB), một loại polymer sinh học được sản xuất từ vi khuẩn. Đây được coi là một trong những bước khởi đầu của ngành công nghiệp nhựa tự hủy.
- Trong suốt thế kỷ 20, việc sử dụng nhựa truyền thống làm từ dầu mỏ phát triển mạnh mẽ, nhưng cũng dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng về môi trường, như ô nhiễm nhựa đại dương và chất thải nhựa khó phân hủy.
Thời kỳ hiện đại:
- Vào những năm 1990, các nhà khoa học và doanh nghiệp bắt đầu tập trung vào nghiên cứu nhựa từ nguồn tài nguyên tái tạo như ngô, sắn, mía, và các loại cây chứa tinh bột hoặc cellulose.
- Các công nghệ sản xuất nhựa tự hủy tiên tiến ra đời, giúp tăng khả năng cạnh tranh của loại nhựa này so với nhựa truyền thống.
Xuất xứ nguồn nguyên liệu chính
Nguồn thực vật tái tạo:
- Tinh bột ngô, khoai, sắn: Tinh bột dễ dàng chuyển hóa thành acid lactic, từ đó sản xuất ra nhựa polylactic acid (PLA).
- Mía: Được sử dụng để chiết xuất đường, sau đó lên men thành ethanol và chuyển hóa thành các loại polymer sinh học.
- Dầu thực vật: Một số loại dầu, như dầu cọ và dầu đậu nành, được ứng dụng để tạo thành nhựa phân hủy sinh học.
Nguồn vi sinh vật:
- Một số loại vi khuẩn có khả năng tổng hợp polyhydroxyalkanoates (PHA) trực tiếp từ chất thải hữu cơ hoặc đường.
- PHA là một loại polymer sinh học có khả năng phân hủy hoàn toàn trong môi trường tự nhiên mà không cần điều kiện xử lý đặc biệt.
Tái chế từ nguồn rác thải hữu cơ:
- Các phế phẩm nông nghiệp như xác bã mía, vỏ tro trấu,… cũng được tận dụng làm nguồn nguyên liệu để sản xuất nhựa tự hủy sinh học.
Nhựa phân hủy sinh học là gì ?
Nhựa phân hủy sinh học (bioplastics) hay còn gọi là nhựa sinh học là một loại vật liệu polymer được làm từ các nguồn tài nguyên tái tạo như thực vật (ngô, sắn, mía, bã mía, khoai tây), vi sinh vật hoặc chất thải hữu cơ, thay vì từ dầu mỏ như nhựa truyền thống.
Nhựa phân hủy sinh học có khả năng phân hủy sinh học thành CO2, H2O, sinh khối dưới tác động của vi sinh vật, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,… Quá trình phân hủy này có thể diễn ra từ 6-12 tháng. Trong điều kiện lý tưởng, một số loại nhựa sinh học có thể phân hủy trong vòng vài tuần đến vài năm. Nhựa phân hủy sinh học có thể tận dụng làm phân bón cho cây.
Nhựa sinh học được chia làm hai loại là nhựa sinh học có thể phân hủy sinh học và nhựa sinh học không phân hủy sinh học, tùy thuộc vào cấu trúc hóa học và mục đích sử dụng.
Quá trình sản xuất nhựa phân hủy sinh học PLA diễn ra như thế nào ?
Quá trình sản xuất nhựa sinh học phân hủy PLA được thực hiện thông qua nhiều giai đoạn, từ việc chiết xuất nguyên liệu thô đến quá trình polymer hóa để tạo ra PLA. Đây là một trong những loại nhựa sinh học phổ biến nhất, được sản xuất từ các nguồn tài nguyên tái tạo như ngô, mía, hoặc sắn. Dưới đây là các bước chính trong quá trình sản xuất PLA:
Bước 1: Thu thập và chiết xuất nguyên liệu thô
Nguồn nguyên liệu như ngô, sắn, mía hoặc các loại cây có chứa tinh bột hoặc đường được thu thập, chọn lọc và kiểm tra kỹ càng. Sau đó đến quá trình chiết khấu, tinh bột hoặc đường được chiết xuất từ nguyên liệu thô thông qua các phương pháp như nghiền, ép, hoặc thủy phân.
Bước 2: Thủy phân tinh bột thành đường glucose
Tinh bột được thủy phân bằng cách sử dụng enzyme amylase trong môi trường nước. Quá trình này tạo ra đường glucose, là nguyên liệu đầu vào để lên men.
Bước 3: Lên men đường glucose thành axit lactic
Đường glucose được lên men nhờ vi khuẩn axit lactic (Lactobacillus) trong môi trường kỵ khí. Thu được axit lactic dạng lỏng, là nguyên liệu chính để sản xuất PLA.
Bước 4: Tổng hợp lactide (trùng hợp vòng)
Axit lactic được xử lý nhiệt và xúc tác hóa học để tạo thành hợp chất lactide – một dimer vòng của axit lactic. Tinh chế axit lactic để đạt độ tinh khiết cao. Nhiệt phân axit lactic ở nhiệt độ khoảng 150-180°C để tạo lactide. Loại bỏ các tạp chất và làm lạnh để tinh chế lactide.
Bước 5: Polymer hóa lactide thành PLA
Lactide trải qua quá trình trùng hợp mở vòng (ring-opening polymerization) để tạo ra các chuỗi polymer PLA. Sử dụng chất xúc tác như thiếc octanoate (Sn(Oct)2). Nhiệt độ từ 130°C đến 200°C trong môi trường không khí hoặc chân không. Các monomer lactide kết hợp thành chuỗi polymer PLA có trọng lượng phân tử cao.
Bước 6: Tinh chế và tạo hạt nhựa PLA
PLA thô được làm sạch, loại bỏ chất xúc tác và tạp chất. Nhựa PLA sau đó được làm nguội và cắt thành hạt nhựa nhỏ (pellet). Các hạt nhựa này được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho quá trình sản xuất sản phẩm như túi phân hủy sinh học, ly nhựa sinh học, chai, hoặc màng nhựa.
Phân loại các loại nhựa phân hủy sinh học trên thị trường hiện nay
Để phân biệt các loại nhựa sinh học thì người ta thường dựa vào thời gian phân hủy sinh học, cũng như đặc điểm cấu tạo của chuisng để phân loại:
Nhựa sinh học có thể phân hủy sinh học
Nhóm này bao gồm các loại nhựa được sản xuất từ nguyên liệu tái tạo, có khả năng phân hủy hoàn toàn thành các hợp chất tự nhiên như CO₂, nước, sinh khối,… dưới tác động của môi trường, vi sinh vật. độ ẩm và ánh sáng. Sự chuyển hóa này phụ thuộc vài quá trình polyme hóa lactide để chuyển hóa thành H2O, CO2,…
Hiện nay trên thị trường có 4 loại nhưa phân hủy sinh học phổ biến là:
- PLA (Polylactic Acid): Sản xuất từ tinh bột ngô, sắn hoặc mía. Được sử dụng phổ biến trong sản xuất ly, ống hút, túi nhựa. Thời gian phân hủy: 3-6 tháng trong điều kiện công nghiệp.
- PHA (Polyhydroxyalkanoates): Được tạo ra từ vi sinh vật trong quá trình lên men chất hữu cơ. Thường dùng để làm bao bì thực phẩm, màng nhựa, chai nhựa. Thời gian phân hủy: 1-2 tháng trong môi trường tự nhiên.
- PBAT (Polybutylene Adipate Terephthalate): Là loại nhựa lai, kết hợp giữa khả năng phân hủy sinh học và tính dẻo. Dùng trong sản xuất túi ni-lông tự hủy.
- PBS (Polybutylene Succinate): Sản xuất từ các nguồn tái tạo như đường, có độ dẻo cao, dùng trong các sản phẩm đóng gói thực phẩm.
Nhựa sinh học không phân hủy sinh học
Nhóm này có nguồn gốc từ nguyên liệu tái tạo (như tinh bột, dầu thực vật) nhưng không có khả năng phân hủy hoàn toàn trong môi trường tự nhiên. Thay vào đó, chúng có thể tái chế hoặc tái sử dụng:
- Bio-PE (Polyethylene sinh học): Sản xuất từ ethanol ngô hoặc mía, thường dùng làm túi đựng, chai nước, và màng nhựa. Không phân hủy nhưng có thể tái chế.
- Bio-PET (Polyethylene Terephthalate sinh học): Làm từ ethanol sinh học, dùng trong sản xuất chai nước, bao bì thực phẩm. Có thể tái chế giống PET thông thường.
- Bio-PP (Polypropylene sinh học): Thay thế polypropylene truyền thống, dùng trong các ứng dụng đóng gói và y tế.
Các tiêu chuẩn đánh giá nhựa phân hủy sinh học
Nhựa tự hủy sinh học đang trở thành một trong những giải pháp nổi bật nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và thúc đẩy phát triển bền vững. Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng và hiệu quả của các loại nhựa này, việc áp dụng các tiêu chuẩn đánh giá cụ thể là vô cùng quan trọng. Những tiêu chuẩn này không chỉ giúp phân biệt các loại nhựa tự hủy mà còn hỗ trợ các doanh nghiệp và người tiêu dùng chọn lựa sản phẩm phù hợp.
Dưới đây là các tiêu chuẩn phổ biến trên thế giới và tại Việt Nam được sử dụng để đánh giá nhựa tự hủy sinh học giúp người tiêu dùng có sự lựa chọn đúng đắn khi mua hàng.
Các tiêu chuẩn quốc tế
Tiêu chuẩn EN 13432 (Châu Âu)
EN 13432 là tiêu chuẩn phổ biến ở Châu Âu, được áp dụng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của các sản phẩm làm từ nhựa tự hủy. Tiêu chuẩn này quy định các điều kiện cụ thể mà một vật liệu cần đạt để được công nhận là “có thể ủ phân sinh học”.
- Phân hủy sinh học: Trong 90 ngày, vật liệu phải phân hủy thành CO₂ ít nhất 90% dưới điều kiện kiểm soát.
- Tách rời vật lễ: Trong quá trình ủ, sản phẩm phải vỡ và biện hình thành các mảnh nhỏ (được lọc qua sàng 2mm) trong vòng 12 tuần.
- An toàn sinh thái: Không chứa kim loại nặng vượt mức giới hạn và không gây độc cho sinh vật trong đất.
Tiêu chuẩn ASTM D6400 (Mỹ)
ASTM D6400 là tiêu chuẩn phổ biến tại Mỹ dùng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học và ủ phân của nhựa.
- Khả năng phân hủy: Vật liệu phải phân hủy ít nhất 60% trong 180 ngày khi đặt trong điều kiện ủ công nghiệp.
- Khả năng phân mề: Sản phẩm phải bị phân nhỏ hoàn toàn thành các hạt có kích thước dưới 2mm trong vòng 12 tuần.
- Tính an toàn: Không chứa kim loại nặng và các hợp chất độc hại đối với môi trường.
- Khả năng sinh học: Sản phẩm phải chuyển đổi thành CO₂ và môi trường đất tự nhiên mà không để lại tàn dư nhựa.
Tiêu chuẩn ISO 17088 (Quốc tế)
ISO 17088 là tiêu chuẩn quốc tế do Tổ chức Tiêu chuẩn Hóa Quốc tế (ISO) phát hành. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu và thử nghiệm để xác định vật liệu nhựa có thể ủ phân sinh học.
- Phân hủy sinh học: Sản phẩm phải phân hủy thành CO₂ ít nhất 90% trong vòng 6 tháng.
- Phân mề: Sau 12 tuần, vật liệu phải vỡ thành các mảnh nhỏ dưới 2mm.
- An toàn: Không gây ảnh hưởng đến sinh thái, không chứa các hợp chất độc hại.
Một số chứng chỉ khác về độ phân hủy sinh học
Bên cạnh những tiêu chuẩn đánh giá nhựa phân hủy sinh học thì còn có một số chứng chỉ khác như Biogradable Product Institute Compostable (BPI), TUV OK Biobased, TUV OK Compost INDUSTRIAL, TUV OK Compost HOME,….
Các tiêu chuẩn Việt Nam
TCVN 13114:2020
Tại Việt Nam, TCVN 13114:2020 là tiêu chuẩn quốc gia được xây dựng dựa trên EN 13432, áp dụng cho các vật liệu nhựa tự hủy sinh học.
- Phân hủy sinh học: Vật liệu phải phân hủy ít nhất 90% thành CO₂ trong vòng 6 tháng.
- Tính tương thích với môi trường: Không gây độc hại cho đất và cây trồng.
- Khả năng tái chế hữu cơ: Sản phẩm phải phù hợp để ủ phân và cải thiện chất lượng đất.
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về sản phẩm nhựa tự hủy
Ngoài TCVN, Việt Nam còn xây dựng quy chuẩn kỹ thuật liên quan đến sản phẩm nhựa tự hủy, đặc biệt là trong việc phân loại và quản lý chất thải rắn.
- Đảm bảo khả năng phân hủy sinh học trong môi trường tự nhiên hoặc công nghiệp.
- Kiểm soát hàm lượng kim loại nặng và các hợp chất hóa học độc hại trong sản phẩm.
- Đáp ứng các yêu cầu về an toàn vệ sinh thực phẩm nếu sản phẩm tiếp xúc với thực phẩm.
Vafapack – Đơn vị chuyên sản xuất và phân phối từ nhựa phân hủy sinh học an toàn chất lượng giá tốt
Vafapack tự hào là đơn vị chuyên sản xuất và phân phối các sản phẩm từ nhựa phân hủy sinh học, cam kết an toàn, chất lượng cao với mức giá cạnh tranh nhất. Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành, chúng tôi cung cấp đa dạng các sản phẩm tự hủy sinh học như ly nhựa PLA, túi phân hủy sinh học, ống hút phân hủy sinh học ,… đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng.
Sản phẩm của Vafapack không chỉ đảm bảo thân thiện với môi trường mà còn có mẫu mã phong phú, kích thước đa dạng, phù hợp cho các doanh nghiệp F&B, cửa hàng, và cá nhân. Chúng tôi luôn đặt lợi ích của khách hàng lên hàng đầu, mang đến giải pháp xanh hiệu quả, góp phần xây dựng một tương lai bền vững. Hãy đến với Vafapack để trải nghiệm sản phẩm tự hủy sinh học chất lượng và dịch vụ chuyên nghiệp nhất.
