Biến tinh bột sắn thành màng nhựa phân hủy sinh học: Thúc đẩy vật liệu xanh cho kinh tế tuần hoàn

Khoa học công nghệ

10/07/2026

Tận dụng nguồn tinh bột sắn dồi dào trong nước, nhóm nghiên cứu do GS.TS. Đặng Thị Kim Chi chủ trì đã phát triển thành công công nghệ chế tạo màng nhựa phân hủy sinh học hoàn toàn. Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần giảm phụ thuộc vào nhựa có nguồn gốc dầu mỏ mà còn mở ra cơ hội phát triển vật liệu sinh học phục vụ nền kinh tế tuần hoàn.

Theo thống kế của Bộ Nông nghiệp và Môi trường, Việt Nam thuộc nhóm 20 quốc gia có lượng tiêu thụ bao bì nhựa và túi ni-lông lớn, với hơn 30 tỷ túi ni-lông mỗi năm, thải ra môi trường khoảng 1,8 triệu tấn rác thải nhựa mỗi năm. Phần lớn các sản phẩm này được sản xuất từ nhựa có nguồn gốc dầu mỏ, rất khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên và có thể tồn tại hàng trăm năm nếu không được thu gom, xử lý đúng cách, gây áp lực ngày càng lớn đối với hệ thống quản lý chất thải, đồng thời làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm đất, nước và biển.

Trong khi đó, xu hướng sản xuất và tiêu dùng bền vững đòi hỏi các doanh nghiệp phải từng bước chuyển đổi sang những vật liệu có khả năng tái tạo hoặc phân hủy sinh học, giảm phụ thuộc vào tài nguyên hóa thạch và hạn chế phát sinh chất thải sau tiêu dùng. Đây cũng là một trong những định hướng quan trọng của Việt Nam trong quá trình thực hiện kinh tế tuần hoàn và giảm phát thải khí nhà kính.

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, GS.TS. Đặng Thị Kim Chi và các cộng sự tại Hội Bảo vệ Thiên nhiên và Môi trường Việt Nam đã thực hiện đề tài "Nghiên cứu công nghệ chế tạo màng nhựa phân hủy sinh học hoàn toàn trên cơ sở hỗn hợp tinh bột sắn Việt Nam". Mục tiêu là chế tạo màng chất dẻo từ blend của tinh bột sắn và nhựa polybutyrate adipate terephtalate (PBAT) ứng dụng trong bao bì dân dụng và nông nghiệp.

Tinh bột sắn là nguyên liệu có khả năng tái tạo và phân huỷ tự nhiên (Ảnh minh hoạ)

Khác với các loại nhựa truyền thống, tinh bột sắn là nguồn nguyên liệu tái tạo, có khả năng phân hủy tự nhiên và có giá thành cạnh tranh. Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu về độ bền cơ học, khả năng gia công và tính ứng dụng trong sản xuất bao bì, nhóm nghiên cứu đã kết hợp tinh bột sắn với hệ polymer phân hủy sinh học PBAT và PLA, đồng thời nghiên cứu quy trình biến tính tinh bột nhằm tạo ra vật liệu có tính năng phù hợp cho sản xuất màng nhựa.

Kết quả thu được từ nghiên cứu cho thấy, nhóm đã chế tạo thành công hạt tinh bột nhiệt dẻo (TPS) biến tính từ tinh bột sắn Việt Nam. Quá trình này sử dụng hỗn hợp chất hóa dẻo glycerol và sorbitol theo tỷ lệ 80/20 với hàm lượng 20%, kết hợp cùng 2,4% axit citric làm chất biến tính. Sản phẩm thu được là hạt tinh bột nhiệt dẻo có chỉ số chảy đạt 0,72 g/10 phút, đáp ứng yêu cầu để chế tạo các dòng polyme blend.

Tiếp đó, bằng phương pháp trộn hợp nóng chảy hai giai đoạn trên máy đùn hai trục vít, hạt nhựa tự phân hủy sinh học đã được tạo ra từ hỗn hợp TPS biến tính, nhựa PBAT và nhựa PLA. Với tỷ lệ phối trộn TPSCA/PBAT/PLA là 40/54/6 phần khối lượng, hạt nhựa đạt chỉ số chảy 2,64 g/10 phút và nhiệt độ nóng chảy 138°C, thông số này hoàn toàn phù hợp cho các ứng dụng công nghệ thổi màng.

Theo kết quả nghiên cứu, nhóm đã xây dựng thành công quy trình công nghệ chế tạo hạt tinh bột sắn nhiệt dẻo biến tính và quy trình sản xuất màng nhựa, túi đựng rác có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn. Đây được xem là tiền đề quan trọng để tiến tới ứng dụng ở quy mô công nghiệp, từng bước thay thế các sản phẩm nhựa khó phân hủy đang được sử dụng phổ biến hiện nay.

Hạt tinh bột sắn (trái) và hạt TPS (phải)

Trên cơ sở đó, màng nhựa tự phân hủy sinh học từ blend PBAT và tinh bột sắn đã được sản xuất thành công bằng các thiết bị thổi màng truyền thống. Màng nhựa thành phẩm thể hiện đặc tính cơ lý ổn định với độ bền kéo đạt 17,4 MPa và độ dãn dài đạt 220%, tương đương với các chỉ số của màng nhựa polyethylene (PE) thông dụng hiện nay.

Về khả năng thân thiện với môi trường, màng blend PBAT/TPS-CA được xác nhận có khả năng phân hủy hoàn toàn thành CO2, H2O và mùn hữu cơ theo tiêu chuẩn ASTM 6400. Thử nghiệm trong điều kiện ủ compost hiếu khí có kiểm soát cho thấy mức độ phân rã vật liệu đạt 96% sau 53 ngày và mức độ chuyển hóa thành CO2 đạt 91% sau 155 ngày, đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 9493.

Theo các chuyên gia, chuyển đổi sang nền kinh tế tuần hoàn không chỉ dừng lại ở việc tăng cường tái chế chất thải mà còn phải bắt đầu ngay từ khâu thiết kế sản phẩm và lựa chọn nguyên liệu.

Những vật liệu có nguồn gốc sinh học, có khả năng phân hủy sau khi hoàn thành vòng đời sử dụng sẽ góp phần giảm lượng chất thải tồn lưu trong môi trường, đồng thời giảm nhu cầu khai thác tài nguyên hóa thạch để sản xuất nhựa truyền thống.

Trong dài hạn, cùng với việc nâng cao nhận thức của người tiêu dùng về lựa chọn các sản phẩm thân thiện với môi trường, những nghiên cứu như đề tài của GS.TS. Đặng Thị Kim Chi sẽ góp phần tạo nền tảng cho ngành công nghiệp vật liệu sinh học của Việt Nam phát triển, gia tăng giá trị cho nguồn nguyên liệu nội địa và đóng góp thiết thực vào mục tiêu xây dựng nền sản xuất và tiêu dùng bền vững.

Tags: