Phát triển nhựa sinh học từ phế phẩm nông nghiệp

Khoa học công nghệ

22/11/2024

Trước thực trạng ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm do rác thải nhựa, việc tìm kiếm các giải pháp thay thế nhựa truyền thống bằng các vật liệu bền vững đang trở thành nhu cầu cấp thiết.

Từ phế phụ phẩm nông nghiệp....

Hàng năm, nông nghiệp tạo ra hàng triệu tấn phế phẩm, phần lớn trong số đó được thải bỏ hoặc sử dụng với mục đích không hiệu quả. Việc tái chế những phế phẩm này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn mang lại giá trị kinh tế. Thay vì phải xử lý hoặc tiêu hủy phế phẩm, chúng có thể được sử dụng để sản xuất nhựa sinh học, tạo ra những sản phẩm có thể phân hủy trong tự nhiên, từ đó góp phần bảo vệ môi trường.

Nhựa sinh học (Bioplastic) có khả năng phân hủy sinh học, giúp giảm thiểu lượng rác thải nhựa không thể phân hủy lâu dài trong môi trường. Loại nhựa này có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ bao bì thực phẩm, túi đựng, cho đến các sản phẩm tiêu dùng khác.

Nếu biết tận dụng và xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp thành nguồn tài nguyên tái tạo sẽ mang lại giá trị cao (Ảnh: moitruongachau.com)

Một trong những ưu điểm lớn của nhựa sinh học từ phế phẩm nông nghiệp là khả năng áp dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các ngành sản xuất bao bì và vật liệu tiêu dùng. Các nguyên liệu như vỏ trái cây, ngô, khoai tây hay thậm chí bã cà phê đều có thể chuyển hóa thành nhựa sinh học, giúp giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ và thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn.

...tái sinh thành nhựa sinh học

Sinh viên trường Đại học Trà Vinh đã có nhiều ý tưởng sản xuất nhựa sinh học thành công. Trong đó, việc tái chế vỏ tôm, cua, ghẹ thành nhựa sinh học phục vụ việc sản xuất cốc, đĩa, bát, đũa, muỗng là một trong những ý tưởng độc đáo.

Trưởng nhóm nghiên cứu cho biết quy trình sản xuất nhựa sinh học từ vỏ tôm, cua có thể áp dụng được với các loại phế thải từ các loại động vật giáp xác khác vốn rất phổ biến tại tỉnh Trà Vinh và các địa phương khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Hiện cứ khoảng 100g nguyên liệu (vỏ tôm và các chất phụ gia khác) sẽ sản xuất được 10 ly hoặc khay nhựa. Trong sản phẩm hoàn chỉnh, vỏ tôm chiếm 65%, còn lại là các chất nhựa, bột màu, dầu hóa dẻo…

Ly nhựa sinh học được làm từ vỏ tôm, cua ghẹ (Ảnh: Foodnk)

Tất cả các chất tạo thành sản phẩm nhựa sinh học đều an toàn cho người sử dụng và thân thiện môi trường. Các sản phẩm nhựa sinh học từ vỏ tôm, cua… khi phân huỷ không tạo ra các hạt vi nhựa giống như nhựa nguyên sinh có nguồn gốc từ dầu mỏ. Đặc biệt, quá trình phân hủy nhựa sinh học chỉ kéo dài từ 6 – 12 tháng trong môi trường ủ công nghiệp hoặc lâu hơn không đáng kể ở môi trường tự nhiên thay vì kéo dài hàng trăm năm như đối với các sản phẩm nhựa thông thường.

Anh Nguyễn Văn Vũ An, Phó Bí thư Ðoàn trường Đại học Trà Vinh, Giám đốc Trung tâm Hỗ trợ Thanh niên khởi nghiệp, cho biết: “Sản phẩm nhựa sinh học tái chế từ phế thải thủy sản là sản phẩm thân thiện môi trường, không gây độc hại cho các loài động vật, bảo vệ sức khỏe con người, an toàn cho người sử dụng nên việc sản xuất và thương mại hóa sản phẩm là hoàn toàn khả thi. Qua đó, góp phần giải quyết gánh nặng rác thải cho môi trường”.

Dự án “Sản phẩm nhựa sinh học tái chế từ phế thải thủy sản” của nhóm tác giả đến từ trường Đại học Trà Vinh đã lọt vào top 15 vòng thuyết trình cuộc thi khởi nghiệp Đồng bằng sông Cửu Long năm 2020 tại Cần Thơ và đạt giải Nhì cuộc thi Hult Prize khu vực Đông Nam Á được tổ chức tại Trường Đại học Trà Vinh.

Mới đây, sinh viên trường Đại học Trà Vinh lại tiếp tục tạo ra sản phẩm nhựa sinh học từ vỏ sầu riêng dùng bảo quản thực phẩm. Các sản phẩm này có thể được sử dụng tương tự như các sản phẩm nhựa truyền thống, nhưng với khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn trong môi trường tự nhiên. Nhựa sinh học từ vỏ sầu riêng có độ bền cao, không chứa chất độc hại và an toàn cho người sử dụng.

Nhựa sinh học được chiết xuất từ vỏ sầu riêng do các bạn sinh viên trường Đại học Trà Vinh sản xuất (Ảnh: TPO)

Bên cạnh đó, việc sản xuất nhựa sinh học từ vỏ sầu riêng mang lại nhiều lợi ích kinh tế và xã hội cho cộng đồng địa phương, tạo ra cơ hội việc làm trong các công đoạn từ thu gom, xử lý đến sản xuất và phân phối sản phẩm. Điều này không chỉ cải thiện mức sống mà còn giảm tỷ lệ thất nghiệp và thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững. Sản phẩm nhựa sinh học có giá thành hợp lý nhờ nguyên liệu rẻ và thân thiện với môi trường, giúp giảm ô nhiễm nhựa và bảo vệ hệ sinh thái.

Để tạo ra sản phẩm nhựa sinh học từ vỏ sầu riêng, nhóm nghiên cứu của trường Đại học Trà Vinh đã áp dụng kỹ thuật chiết xuất để tách cellulose từ vỏ sầu riêng, kết hợp công nghệ nano để cải thiện độ bền và tính chịu nhiệt của sản phẩm. Cùng với đó là ứng dụng các quy trình hóa học để biến đổi cellulose thành bioplastic, bao gồm việc sử dụng các chất xúc tác và điều kiện phản ứng cụ thể.

Với khả năng phân hủy sinh học, giúp giảm thiểu ô nhiễm nhựa và tác động tiêu cực đến hệ sinh thái, ý tưởng “Sản xuất Bioplastic từ vỏ sầu riêng” của sinh viên trường Đại học Trà Vinh đã xuất sắc đoạt giải Nhất Cuộc thi ý tưởng, dự án khởi nghiệp tỉnh Trà Vinh năm 2024.

Tiềm năng và thách thức

Bên cạnh các nguyên liệu kể trên, có rất nhiều phế phẩm nông nghiệp khác đang được nghiên cứu và ứng dụng trong sản xuất nhựa sinh học. Ví dụ như nhựa từ vỏ trái cây, nhựa từ bã cà phê, nhựa từ ngô và khoai tây, hay nhựa từ hạt bơ...Đây đều là những loại nhựa có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ bao bì thực phẩm cho đến sản phẩm y tế.

Theo đánh giá, một trong những tiềm năng lớn nhất của nhựa sinh học từ phế phẩm nông nghiệp chính là khả năng sử dụng nguyên liệu đầu vào là các sản phẩm nông sản không còn giá trị. Những phế phẩm này không chỉ có sẵn với số lượng lớn mà còn rẻ, giúp giảm chi phí nguyên liệu cho sản xuất nhựa sinh học. Hơn nữa, nhựa sinh học từ phế phẩm nông nghiệp có khả năng phân hủy sinh học, giúp giảm thiểu ô nhiễm nhựa và hạn chế tác động tiêu cực đến hệ sinh thái. Đặc biệt, việc tận dụng phế phẩm nông nghiệp này còn giúp giảm lãng phí tài nguyên, chuyển hóa chúng thành những sản phẩm hữu ích phục vụ đời sống con người.

Mặt khác, sản xuất nhựa sinh học từ phế phẩm nông nghiệp còn mang lại cơ hội phát triển kinh tế bền vững cho cộng đồng nông thôn. Việc này tạo ra nhiều cơ hội việc làm trong các khâu thu gom, chế biến và sản xuất, từ đó giúp cải thiện mức sống và giảm tỷ lệ thất nghiệp. Ngoài ra, ngành công nghiệp này còn thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế tuần hoàn, nơi tài nguyên được tái sử dụng liên tục, từ đó hỗ trợ phát triển các ngành công nghiệp xanh và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Nhóm sinh viên Trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM nghiên cứu màng nhựa sinh học từ hạt bơ (Ảnh: thanhnien.vn)

Tuy nhiên, việc phát triển nhựa sinh học từ phế phẩm nông nghiệp cũng đang phải đối mặt với không ít thử thách. Một trong những khó khăn lớn nhất chính là vấn đề công nghệ và quy trình sản xuất. Việc chiết xuất và chuyển đổi các phế phẩm nông nghiệp thành nhựa sinh học đòi hỏi các công nghệ tiên tiến và chi phí đầu tư ban đầu cao. Các quy trình hóa học và sinh học cần phải được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm. Công nghệ nano và các phương pháp hóa học hiện đại đang được nghiên cứu để nâng cao tính chất của nhựa sinh học, nhưng việc áp dụng rộng rãi vẫn còn là một thách thức lớn.

Một vấn đề khác là việc mở rộng quy mô sản xuất. Mặc dù các phế phẩm nông nghiệp có sẵn và dồi dào, nhưng việc thu gom, xử lý và vận chuyển những nguyên liệu này cũng tốn kém và đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các nông dân, doanh nghiệp và chính quyền. Cơ sở hạ tầng và mạng lưới phân phối hiện tại còn chưa đáp ứng được nhu cầu của ngành công nghiệp mới này, nếu không có sự đầu tư mạnh mẽ, ngành nhựa sinh học có thể gặp khó khăn trong việc phát triển quy mô lớn.

Bên cạnh đó, người tiêu dùng và các doanh nghiệp vẫn còn thiếu nhận thức về nhựa sinh học và những lợi ích mà nó mang lại. Dù có tiềm năng lớn, nhưng sự chuyển đổi từ nhựa truyền thống sang nhựa sinh học không phải là điều dễ dàng. Do đó, cần thúc đẩy việc tuyên truyền, giáo dục và tạo ra các chính sách hỗ trợ để khuyến khích người tiêu dùng sử dụng nhựa sinh học, đồng thời hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc nghiên cứu, phát triển và sản xuất sản phẩm.

Uớc tính, tổng lượng phụ phẩm trong nông nghiệp của Việt Nam là gần 160 triệu tấn. Trong đó, có khoảng 90 triệu tấn phụ phẩm sau thu hoạch từ cây trồng, từ quá trình chế biến nông sản của ngành trồng trọt (chiếm 56,2%); 62 triệu tấn phân gia súc, gia cầm từ ngành chăn nuôi (chiếm 38,7%); 6 triệu tấn từ ngành lâm nghiệp (chiếm 3,7%) và khoảng gần 1 triệu tấn từ ngành thủy sản (0,6%).

Những con số này cho thấy tiềm năng giá trị của phụ phẩm nông nghiệp là rất lớn bởi nếu biết tận dụng và xử lý thành nguồn tài nguyên tái tạo sẽ mang lại giá trị cao, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và giảm phát thải khí nhà kính.

Tuệ Lâm

Tags: