Đề tài tìm hiểu về hướng nghiên cứu và cơ chế hoạt động của bao bì sinh học và tự hủy

.10II CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA BAO BÌ TỰ HỦYTHÂN HIỆN VỚI MƠI TRƯỜNG...132.1 Cơ chế hoạt động của bao bì tự hủy thân thiện với mơi trường...132.2 Ứng dụng bao bì thân thiện

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO CÔNG NGHỆ BAO BÌ ĐÓNG GÓI THỰC PHẨM

Đề tài: TÌM HIỂU VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA BAO BÌ SINH HỌC VÀ TỰ HỦY

3 Lê Tuấn Anh MSSV: 2006210045

4 Lê Trung Khoa MSSV: 2006210024

5 Lê Thành Lộc MSSV: 2006210076 Lớp: 12DHCBTS01

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2024

Bảng đánh giáCỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BIÊN BẢN HỌP NHÓM

(V/v Phân công công việc /Đánh giá hoàn thành /Họp nhóm định kỳ )

1 Thời gian, địa điểm, thành phần tham dự.

2 Nội dung cuộc họp

2.1 Nhóm trưởng phân công công việc cho các thành viên như sau (chọn bảng

này, thêm cột mức độ hoàn thành)

Kết luận cuộc họp: Tất cả thành viên đã thống nhất lại nội dung cuộc họp và đồng ý

với nhóm trưởng về nội dung phân công

Từng thành viên xin cam kết sẽ chịu trách nhiệm và đảm bảo hoàn thành đúng thờihạn được giao

Lời cảm ơn

Bài báo cáo được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của cô Châu Ngọc Mai Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn và lời cảm ơn sâu sắc đến sự tận tình của cô vì đã chỉ dẫn chúng em tìm kiếm tài liệu nghiên cứu, cải thiện tư duy và nâng cao tính chuyên nghiệp trong quá trình làm việc

Chúng em cũng xin cảm ơn Trường Đại Học Công Thương Thành Phố Hồ ChíMinh đã tạo điều kiện và môi trường thật tốt để chúng em có thể học tập, rèn luyện

nâng cao trình độ, kiến thức của bản thân Đồng thời chúng em xin cảm ơn các thầy cô

của Khoa đã giảng dạy và truyền thụ những kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm nềntảng cốt lõi và bổ ích

Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn

bè đã quan tâm, động viên và giúp đỡ để chúng em hoàn thành bài báo cáo này

Nhóm sinh viên thực hiện

Mục lục

Bảng đánh giá 3

Lời cảm ơn 4

Lời nói đầu 6

I GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ SINH HỌC 7

1.1 Giới thiệu chung 7

1.2 Nguồn gốc hình thành của bao bì thân thiện với môi trường 8

1.3 Những nghiên cứu về đặc tính sinh học và tự hủy của bao bì phổ biến .10 II CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA BAO BÌ TỰ HỦY THÂN HIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG 13

2.1 Cơ chế hoạt động của bao bì tự hủy thân thiện với môi trường 13

2.2 Ứng dụng bao bì thân thiện với môi trường hiên nay 17

2.3 Các mặt ảnh hưởng (tiêu cực) của bao bì sinh học tự hủy 21

III KẾT LUẬN 23

IV Tài Liệu Tham Khảo 24

Mục lục hình ảnh

Hình 1 Một số những loại bao bì tự hủy từ giấy và nhựa hiện nay 10

Hình 2 Các loại bao bì phân hủy sinh học thân thiện với môi trường hiện nay 15

Hình 3 Một số loại bao bì có thể tái chế thân thiện với môi trường hiện nay 16

Hình 4 Bao bì tiết kiệm tiện lợi và thân thiện với môi trường 16

Hình 5 Một số loại bao bì có thể tái sử dụng hiện nay 17

Hình 6 Hình ảnh bao bì được kết hợp giữa giấy và nhựa cho sản phẩm 17

Hình 7 Tổng quan về một sản phẩm được sử dụng bao bì kết hợp giữa giấy và nhựa 18 Hình 8 Nhựa tái chế thiên thận với môi trường 19

Hình 9 bao bì có thể tái chế thân thiện với môi trường 19

Hình 10 Bao bì giấy thân thiên với môi trường 20

Hình 11 Bao bì giấy bã mía thân thiên với môi trường 20

Hình 12 Bao bì ăn được từ rong biển thân thiên với môi trường 21

Hình 13 Bao bì từ tinh bột ngô thân thiên với môi trường 21

Hình 14 Bao bì thân thiện với môi trường 23

Hình 15 Rác thải giấy 24

Mục lục bảng biểu

Bảng 1 Các đặc tính rào cản của polyme đối với các chất có nguồn gốc sinh học và cónguồn gốc từ dầu 15

Lời nói đầu

Với sự phát triển của ngành công nghệ thực phẩm và thực trạng ô nhiễm môi trường

do rác thải bao bì đang rất báo động như hiện nay thì rất dễ hiểu khi người tiêu dung

có xu hướng tìm mua các loại thực phẩm có bao bì thân thiện với môi trường Minh chứng là đã có tám nghiên cứu (N ¼ 4.103) ghi lại thành kiến được nhận thức về sự thân thiện với môi trường (PEF), theo đó người tiêu dùng đánh giá bao bì nhựa có thêm giấy sẽ tốt hơn thân thiện với môi trường hơn so với bao bì nhựa giống hệt không có giấy Thành kiến PEF được thúc đẩy bởi niềm tin “giấy ¼ tốt, nhựa ¼ xấu” của người tiêu dùng và bởi lý luận tỷ lệ, trong đó bao bì có tỷ lệ giấy trên nhựa lớn hơn được đánh giá là thân thiện với môi trường hơn (theo TATIANA SOKOLOVA, ARADHNA KRISHNA và TIM DO¨ RING) Nắm bắt được xu thế thị trường cũng như được truyền cảm hứng từ những nghiên cứu trên nhóm em quyết định chọn đề tài:

“TÌM HIỂU VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA BAO BÌSINH HỌC VÀ TỰ HỦY”

I GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ SINH HỌC

1.1 Giới thiệu chung

Theo định nghĩa của (Jawaid và cộng sự, 2019), bao bì phân hủy sinh học là các sản phẩm bao bì được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu có thể phân hủy sinh học, được thu được từ các nguồn tài nguyên tái tạo; các loại vật liệu phân hủy sinh học này có thể được phân loại là polyme xanh và các thuộc tính của chúng

đã thu hút sự chú ý đáng kể trên thế giới vì vai trò của chúng có thể thay thế cho các vật liệu nhựa được sản xuất từ hóa dầu.

Ngoài ra, Moshood và cộng sự (2022) cũng định nghĩa rằng: bao bì được sản xuất từ vật liệu phân hủy sinh học là những loại bao bì mà chúng có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn.

Bao bì phân hủy sinh học ngày nay được thế giới đánh giá là một trong các xu hướng tiêu dùng xanh, thân thiện với môi trường và bảo vệ môi trường hiệu quả (Moshood và cộng sự, 2022)

Bao bì sinh học là loại bao bì được làm từ những nguyên liệu xanh có nguồn gốc tự nhiên và dễ được phân hủy như tinh bột ngô, khoai, sắn,… (theo Hiệp hội bao bì Việt Nam)

Chỉ riêng năm trong 2018, lượng rác thải bao bì nhựa và giấy được chôn lấp lần lượt là 10,09 và 6,44 triệu tấn, tương ứng, chiếm 11% tổng số bãi chôn lấp chất thải ở Hoa Kỳ (Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ 2020)

Theo báo cáo của Ngân hàng thế giới, mỗi năm ước tính có khoảng từ 2,8 triệu đến 3,1 triệu tấn rác thải nhựa được người tiêu dùng Việt Nam thải ra mỗi năm, phần lớn trong số chúng là các mảnh nhựa mềm, túi nhựa, hộp đựng thực phẩm bằng xốp, bao bì bánh kẹo, chiếm khoảng 38% trên tổng số rác thải nhựa tại Việt Nam (World Bank, 2022).

Ngoài ra, bao bì nhựa mất tới hàng trăm năm để thủy phân hoàn toàn hoặc thậm chí không thể thủy phân được trong môi trường tự nhiên.

 Nhựa PET (Polyethylene terephthalate): Khoảng 400 năm.

 Nhựa HDPE (High-density polyethylene): Khoảng 400-500 năm.

 Nhựa PVC (Polyvinyl chloride): Khoảng hàng trăm năm.

 Nhựa LDPE (Low-density polyethylene): Khoảng 100 năm.

 Nhựa PP (Polypropylene): Khoảng 100 năm.

 Nhựa PS (Polystyrene): Khoảng 100 năm.

 Nhựa ABS (Acrylonitrile butadiene styrene): Khoảng hàng trăm năm.

Để giải quyết vấn đề trên, các nhà khoa học đã nghiên cứu và phát triển ra một loại bao bì mới, loại mà có thể thủy phân hoàn toàn được trong môi trường tự nhiên

Các loại bao bì mới này sẽ giải quyết được sự quá tải của các bải chôn lấp và làm tăng khả năng ứng dụng các nguồn tài nguyên nông nghiệp nhằm mục đích sản xuất nguyên liệu xanh hoặc sinh học

Những nguyên vật liệu này có khả năng dễ phân hủy và dễ được tái tạo nên việc

sử dụng chúng trong sản xuất các loại bao bì sẽ giảm bớt việc phụ thuộc vào các nguồn nguyên liệu khác như hóa thạch, vốn đang ngày càng cạn kiệt.

Tùy thuộc vào bản chất, thành phần nhựa sinh học và điều kiện môi trường, thời gian phân hủy có thể thay đổi trong một khoảng rộng

Ví dụ: PLA: 28 - 98 ngày, PHA và PHB: 18 - 300 ngày, PBS: 28 - 170 ngày Theo tiêu chuẩn châu Âu, vật liệu được xem là phân hủy sinh học nếu có khả năng tự phân hủy ít nhất 90% trong vòng 6 tháng.

Polyethylene furanoate, viết tắt là PEF hoặc PEF nhựa, là một loại polymer sinh học có khả năng tái chế 100%, được sản xuất từ nguyên liệu thô tái tạo, chủ yếu

là đường, có nguồn gốc từ thực vật PEF được xem là một loại polyester thế hệ tiếp theo với tiềm năng lớn để thay thế polyethylene terephthalate (PET), một loại polymer bền phụ thuộc vào các nguồn tổng hợp truyền thống.

Trong bài báo cáo này sẽ đề cập và so sánh các chỉ số và độ thân thiện của vật liệu đến môi trường giữa hai loại bao bì tự phân hủy, cụ thể là bao bì và bao bì giấy.

1.2 Nguồn gốc hình thành của bao bì thân thiện với môi trường

Chất thải từ bao bì gây ra một môi trường nghiêm trọng vấn đề Cơ quan Bảo vệ Môitrường Hoa Kỳ báo cáo rằng có hơn 80 triệu tấn bao bì được sản xuất vào năm 2018,với hai phần ba làm bằng nhựa hoặc giấy Một khi bao bì không còn nữa Trong sửdụng, một số trong số đó được tái chế, nhưng phần lớn trong số đó kết thúc trong bãirác Chỉ riêng trong năm 2018, chất thải bao bì giấy và nhựa chôn lấp lên tới 10,09 và6,44 triệu tấn, lần lượt chiếm 11% tổng lượng chôn lấp chất thải ở Hoa Kỳ

Bao bì tự động hủy bỏ giấy và nhựa có nguồn gốc từ nỗ lực của các nhà sản xuất vàngười tiêu dùng trong việc giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường Dưới đây làthông tin chi tiết về nguồn gốc của hai loại bao bì này:

Bao bì tự hủy từ giấy:

Bao bì tự động hủy bỏ từ giấy có nguồn gốc từ nguyên liệu tự nhiên là cây gỗ Quátrình sản xuất bao bì giấy bắt đầu bằng nghề khai thác gỗ từ các khu rừng chủ đạo Gỗ

được chế biến thành sợi thông qua quá trình nghiền và xử lý hóa học để tách các sợi

gỗ Sau đó, sợi gỗ được chế tạo thành bột giấy thông qua quá trình nấu và xử lý cácchất hóa học khác Bột giấy sau đó được chuyển đến nhà máy giấy để sản xuất thànhcác tấm giấy

Trong quá trình sản xuất bao bì giấy, các nhà sản xuất cũng thường áp dụng cácphương pháp sản xuất bền vững để giảm thiểu môi trường động Điều này bao gồmviệc sử dụng kỹ thuật và công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa quá trình sản xuất, sử dụngnguồn năng lượng tái tạo và tái chế, và áp dụng các biện pháp pháp lý để giảm lượngchất thải và khí gây ô nhiễm nhiễm trùng

Bao bì tự hủy bỏ nhựa:

Bao bì tự động hủy bỏ từ nhựa có nguồn gốc từ các loại nhựa phân hủy sinh học hoặcnhựa tái chế Nhựa phân hủy sinh học là loại nhựa được sản xuất từ nguồn gốc tựnhiên như tinh bột, chất béo, đường mía và các loại cây trồng khác Nhựa tái chế làloại nhựa được sản xuất từ loại nhựa tái chế đã được sử dụng trước đó

Quá trình sản xuất bao bì tự động hủy bỏ từ bao bì nhựa thông thường bao gồm việc

sử dụng các công nghệ và phương pháp sản xuất nhằm giảm thiểu môi trường hoạtđộng Các công ty sản xuất nhựa cũng thường áp dụng quy trình kiểm soát chất lượngnghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng và tính bền vững của sản phẩm

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng bao bì tự động hủy bỏ không phải lúc nào cũng hoàn toànphân hủy trong môi trường tự nhiên Đối với bao bì tự động hủy bỏ từ giấy, quá trìnhphân tích có giá cả phải chăng khá lâu tùy thuộc vào môi trường điều kiện Đối vớibao bì tự động hủy bỏ từ nhựa, một số loại nhựa phân hủy sinh học có thể phân hủynhanh hơn trong môi trường phù hợp, trong khi các loại nhựa tái chế có thể cần thờigian lâu hơn để phân hủy hoàn toàn

Hình 1 Một số những loại bao bì tự hủy từ giấy và nhựa hiện nay

1.3 Những nghiên cứu về đặc tính sinh học và tự hủy của bao bì phổ biến

Các nhà khoa học thể hiện sự quan tâm đặc biệt sâu sắc dành cho những tính chất sinh học có thể tự hủy trong ngành công nghiệp sản xuất bao bì và mong muốn có thể ứng dụng được chúng nhiều hơn trong đời sống

Điều đó được minh chứng qua các trích đoạn nghiên cứu sau đây:

Bao bì sinh học: công nghệ và đặc tính của vật liệu ăn được và/hoặc có thể phân hủy sinh học có nguồn gốc nông nghiệp- tác giả Nathalie Gontard và Stephane Guilbert

Công dụng polymer sinh học trong bao bì

Hỗn hợp polyme/polyme sinh học tổng hợp Các polyme tổng hợp trở nên dễ bị

vi khuẩn tấn công hơn khi các polyme sinh học được kết hợp, tức là khả năng phân hủy sinh học của polyme tổng hợp được tăng tốc bằng cách thêm thành phần mà vi sinh vật có thể hấp thụ được Hiện nay, thị trường chính các sản phẩm thuộc loại này có nguồn gốc từ tinh bột Các loại polyme sinh học khác như cellulose, lipid và protein thực vật không được sử dụng rộng rãi và một số chỉ được nghiên cứu gần đây (ví dụ: hỗn hợp cellulose/polyurethane, hỗn hợp gluten/nhựa tổng hợp, hỗn hợp protein thực vật/hợp chất vinyl, casein hoặc lipid/polyme tổng hợp hỗn hợp ).

Vật liệu làm đầy (thế hệ đầu tiên)

Loại nhựa "phân hủy sinh học" thương mại đầu tiên được phát triển bằng kỹ thuật

liên quan đến việc trộn đùn tinh bột tự nhiên dạng hạt (5-20%) và chất prooxidative và

phụ gia tự động oxy hóa với polymer tổng hợp Kỹ thuật này đã được tiếp thị bởi một số hãng: Tập đoàn St Lawrence (Canada) dưới nhãn hiệu "Ecostar"; Archer baniels Midland (Mỹ) trong vai "Polyclean"; Polychim (Pháp) là

"Ecopolym" và Amylum là "Amyplast" Các hạt tinh bột được phân tán đồng đều trong polyetylen ma trận không có tương tác hóa học Sự phân hủy sinh học tinh bột do vi sinh vật gây ra làm giảm tính chất cơ học của vật liệu và tăng sự tiếp xúc giữa polyme và không khí xung quanh (oxy, nước, v.v.) Điều này kích thích suy thoái hóa học sâu sắc (tự oxy hóa) của giai đoạn tổng hợp Nghèo khả năng tương thích tinh bột/polyethylene làm suy yếu các đặc tính cơ học của vật liệu,do đó hạn chế tỷ lệ tinh bột có thể được thêm vào Sự tương thích này đã

được tăng cường nhờ quá trình lắng đọng (tăng tính kỵ nước) trên bề mặt hạt tinh bột Các do đó màng tạo thành có thể chứa tới 43% tinh bột (Tinh bột ngô St-Lawrence Công ty, Canada; Spartech, Mỹ) Khả năng phân hủy sinh học của các vật liệu này rất cao gây tranh cãi và hành vi của chúng hiện được phân loại

là "phân mảnh sinh học", tức là phân mảnh thành các phân tử nhỏ Phải mất 3-5 năm mới phân hủy được loại này sản phẩm thành bụi.

Vật liệu tổng hợp (thế hệ thứ hai)

Một hỗn hợp phân tử mịn của polyme tổng hợp và polyme dựa trên tinh bột có thể được được thực hiện bằng kỹ thuật này Những vật liệu này bao gồm tinh bột hồ hóa (lên đến 40- 75%, bằng cách phá hủy hạt tinh bột bằng arnrnonia và nước ở nhiệt độ cao), polyme tổng hợp kỵ nước (polyethylene, v.v.) và co- polyme ưa nước Các hợp chất sau hoạt động như tác nhân tương thích cung cấp một bề mặt tiếp xúc giữa tinh bột và polyme tổng hợp Do đó, tinh bột không bị giới hạn ở pha phân tán, nó có thể tương tác với polyme tổng hợp Tác nhân tương thích có thể được tổng hợp (axit ethylene/acrylic, rượu vinyl, hoặc copolyme acrylic ester, rượu polyvinyl, vinyl axetat ), hoặc thu được bằng cách ghép chuỗi polystyren với chuỗi amyloza hoặc amylopectin Những loại vật liệu này được tiếp thị bởi: Ferruzzi (ltaly), dưới tên Nhãn hiệu "Mater-Bi"; Ampacet (Mỹ), được vinh danh là "Poly-grade II" và Agri-Tech Industries (Hoa Kỳ) Giá của chúng (khoảng 25 FF/kg đối với loại Mater-bi) vẫn cao hơn so với giá của chúng màng bao bì tổng hợp tiêu chuẩn (5 à 10 FF/kg đối với polyetylen hoặc PVC) Khía cạnh này đã được nghiên cứu bởi Otey và Westhoff, Lenk và Merran, Khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn của các vật liệu này, như đã tuyên bố của các nhà sản xuất, vẫn là một chủ đề thảo luận Thật vậy, rất ít thử nghiệm so sánh tiêu chuẩn, được kiểm soát chặt chẽ và toàn diện về khả năng phân hủy sinh học đã được công bố Quá trình phân hủy hoàn toàn tinh bột mất 40 ngày và quá trình phân hủy màng lốp cần tối thiểu 2-3 năm,

so với 200 năm ước tính đối với hoàn toàn tổng hợp polyme

Bao bì phân hủy sinh học được làm từ polyme sinh học nhựa nhiệt dẻo

Bao bì "hoàn toàn từ tinh bột" được phát triển chủ yếu bởi Công ty Lambert (Mỹ), dưới nhãn hiệu "Novon", sử dụng đặc tính dẻo nhiệt của ngô tinh bột Sự hiện diện có kiểm soát của nước hoặc các chất làm dẻo khác (glycerol, sorbitol ) làm giảm nhiệt độ chuyển thủy tinh của tinh bột và màng