Bao gói tự hủy sử dụng trong bao gói thực phẩm

Trong ngành công nghệ thực phẩm, việc sử dụng bao bì để bao gói là một yêu cầu tất yếu và phổ biến. Hiện nay, trong bao gói thực phẩm người ta sử dụng nhiều loại bao bì khác nhau như: bao bì giấy, bao bì kim loại, bao bì thủy tinh, bao bì chất dẻo... mỗi loại có một đặc tính và ưu, nhược điểm khác nhau. Trong đó, bao bì chất dẻo rất thông dụng và chiếm ưu thế. Bao bì chất dẻo dễ gia công và sản xuất, nhẹ, cách điện, cách nhiệt tốt, có độ bền cơ học cao và đặc biệt là rất tiện lợi khi sử dụng. Tuy vậy, nhược điểm lớn nhất của nó là phân hủy trong môi trường tự nhiên rất chậm. Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thì qua hàng trăm năm sau nó vẫn chưa phân huỷ hoàn toàn, do đó luôn được xem là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường.Tại Việt Nam, mỗi năm các thành phố lớn thải ra khoảng 200.000 tấn nhựa, trong đó túi ni lông và bao bì nhựa là 150.000 tấn. Phần lớn được chôn lấp, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên đất. Nếu mang đốt, chúng sẽ gây ô nhiễm không khí. Trong khi đó, hoạt động tái chế cần đầu tư thiết bị máy móc đắt tiền, hiệu quả kinh tế lại thấp. Điều này đã dẫn đến lượng nhựa phế thải trong rác thải ngày càng gia tăng, gây sức ép lớn đối với môi trường.Ngoài ra, việc sản xuất vật liệu đóng gói plastic hiện nay dựa trên nguồn nguyên liệu dầu mỏ ngày càng khan hiếm và giá thành cao. Nguồn nguyên liệu này không tái tạo. Để khắc phục những nhược điểm của bao bì chất dẻo hiện nay người ta đã nghiên cứu chế tạo ra các loại bao bì tự hủy được sản xuất từ các nguồn tự nhiên như tinh bột, xenlulo... Chúng là loại nguyên liệu rẻ tiền, phong phú, dễ kiếm đặc biệt là thân thiện với môi trường và không gây ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng.Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài “Bao gói tự hủy sử dụng trong bao gói thực phẩm

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong ngành công nghệ thực phẩm, việc sử dụng bao bì để bao gói là một yêu cầu tất yếu và phổ biến Hiện nay, trong bao gói thực phẩm người ta

sử dụng nhiều loại bao bì khác nhau như: bao bì giấy, bao bì kim loại, bao bì thủy tinh, bao bì chất dẻo mỗi loại có một đặc tính và ưu, nhược điểm khác nhau Trong đó, bao bì chất dẻo rất thông dụng và chiếm ưu thế Bao bì chất dẻo dễ gia công và sản xuất, nhẹ, cách điện, cách nhiệt tốt, có độ bền cơ học cao và đặc biệt là rất tiện lợi khi sử dụng Tuy vậy, nhược điểm lớn nhất của

nó là phân hủy trong môi trường tự nhiên rất chậm Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thì qua hàng trăm năm sau nó vẫn chưa phân huỷ hoàn toàn, do đó luôn được xem là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường

Tại Việt Nam, mỗi năm các thành phố lớn thải ra khoảng 200.000 tấn nhựa, trong đó túi ni lông và bao bì nhựa là 150.000 tấn Phần lớn được chôn lấp, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên đất Nếu mang đốt, chúng

sẽ gây ô nhiễm không khí Trong khi đó, hoạt động tái chế cần đầu tư thiết bị máy móc đắt tiền, hiệu quả kinh tế lại thấp Điều này đã dẫn đến lượng nhựa phế thải trong rác thải ngày càng gia tăng, gây sức ép lớn đối với môi trường

Ngoài ra, việc sản xuất vật liệu đóng gói plastic hiện nay dựa trên nguồn nguyên liệu dầu mỏ ngày càng khan hiếm và giá thành cao Nguồn nguyên liệu này không tái tạo Để khắc phục những nhược điểm của bao bì chất dẻo hiện nay người ta đã nghiên cứu chế tạo ra các loại bao bì tự hủy được sản xuất từ các nguồn tự nhiên như tinh bột, xenlulo Chúng là loại nguyên liệu rẻ tiền, phong phú, dễ kiếm đặc biệt là thân thiện với môi trường

và không gây ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng

Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài “Bao gói tự hủy sử dụng trong bao gói thực phẩm”.

PHẦN 2 NỘI DUNG2.1 Tổng quan về bao gói tự hủy

Các quy định về môi trường ngày càng chặt chẽ nên vấn đề sử dụng vật liệu nguồn gốc sinh học làm bao bì thay thế các vật liệu cũ đang trở nên cấp thiết Các vật liệu từ nguồn nông sản như tinh bột và dẫn xuất monome sinh học đều được xác định là những vật liệu có tiềm năng làm bao bì thực phẩm Các loại vật liệu tự nhiên dùng làm bao bì (dùng cho thực phẩm) dễ bị phân hủy sinh học sẽ đóng vai trò hết sức quan trọng nhất là ở các nước chuyên xử

lý chất thải bằng biện pháp chôn lấp [18]

*Khái niệm bao bì tự hủy [9]:

Bao bì tự hủy được chia làm hai loại: tự hủy thông thường và tự hủy sinh học

+ Tự hủy thông thường (degradable): là quá trình phân rã vỡ vụn bao bì nhựa (có nguồn gốc từ dầu mỏ) từ mảnh lớn thành nhiều mảnh nhỏ không có lợi cho môi trường do khó thu gom và không làm bồi bổ cho đất

+Tự hủy sinh học (biodegradable): là quá trình phân hủy triệt để bao bì nhựa (từ nguyên liệu nhựa có nguồn gốc thực vật) do tác động của vi sinh vật

và độ ẩm thành phân hữu cơ (compost)

Và trong đồ án này chúng tôi chỉ tìm hiểu về bao bì tự phân hủy sinh học (biodegradable) sử dụng trong bao gói thực phẩm

* Chu trình phân hủy của bao bì tự hủy sinh học (biodegradable

Ngoài ra từ nguồn nguyên liệu là vỏ giáp xác (tôm, cua, ghẹ…) qua quá trình xử lý tạo chitin sau đó thực hiện deacetyl hóa tạo màng chitosan để bao gói và bảo quản thực phẩm.

Các loại bao gói được sản xuất từ các nguồn tự nhiên này có khả năng phân hủy sinh học tạo CO2 và nước cung cấp trở lại cây trồng để thực hiện quá trình hô hấp và tổng hợp tinh bột, cellulose… Quá trình tổng hợp và phân hủy các polymer này là một chu trình tuần hoàn (Hình 1)

Hình 1: Vòng đời của các polymer phân hủy sinh học

* Bao bì tự hủy sản xuất 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 định 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

* Phân loại bao bì tự hủy [18]:

Trên cơ sở phương pháp sản xuất, nói chung các vật liệu polyme sinh học dùng để sản xuất bao bì tự hủy được chia thành ba nhóm chính sau:

+ Polyme được tách trực tiếp từ các nguồn tự nhiên (chủ yếu là thực vật) ví dụ như: các polysaccarit (tinh bột, xenluloza,chitin và chitosan) và protein (như casein, gluten của bột mỳ)

+ Polyme được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học từ monome Ví dụ: Vật liệu polylactat (PLA) là một polyeste sinh học được polyme hóa từ monome axit lactic Các monome này được sản xuất nhờ phương pháp lên men các cacbonhyđrat tự nhiên

+ Polyme được sản xuất nhờ vi sinh vật hoặc vi khuẩn cấy truyền gen Vật liệu polyme sinh học điển hình nhất trong trường hợp này là polyhydroxy – alkanoat (PHA); chủ yếu là polyhydroxybutyrat (PHB) và copolyme của PHB và hydroxy- valerat (tên thương mại là biopol)

Cả ba loại polyme sinh học nói trên đều có tiềm năng làm nguồn vật liệu cho bao bì trong tương lai gần và sẽ thay thế các loại bao bì vật liệu polyme hiện tại có nguồn gốc dầu mỏ như: PE, PS, PP, PC…

* Hiện nay, có 3 loại polymer phối trộn phổ biến được sản xuất từ vật liệu tinh bột [17]:

+ Poly (hydroxyalkanoates): PHA

+ Poly lactic acid: PLA

+ Thermoplastic tinh bột (TPS)

Vật liệu từ tinh bột có một số ưu điểm:

+ Đây là nguồn nguyên liệu rẻ, phong phú có nhiều ở ngũ cốc, một số loại củ và đậu

+ Tinh bột có hai thành phần là amilose và amilopectin

+ Đặc tính của tinh bột: Có khả năng kết hợp với plastic truyền thống, đặc biệt là kết hợp với polyolefins Khi đó plastic sẽ phân hủy được bởi vi sinh vật, vi sinh vật sẽ sử dụng tinh bột trong sự kết hợp giữa tinh bột và plastic nên sẽ làm tăng độ xốp và tạo khoảng trống làm mất tính nguyên vẹn của mạng lưới plastic

2.2 Giới thiệu một số vật liệu sản xuất bao bì tự hủy

2.2.1 Polylactic acid (PLA)

Trong tất cả các biopolymer thì polylactic acid có tính chất thương mại nhất PLA thương mại là một chất đồng trùng hợp giữa poly (L-lactic acid) và poly (D-lactic acid) Tùy thuộc vào tỷ lệ L-lactide/D- lactide mà các tính chất PLA có thể thay đổi đáng kể [35]

+ Là chất không bay hơi

+ Kích thước hạt: Mỗi viên khoảng 40mg

+ Độ hòa tan trong nước: khoảng 20mg/l tại 20oC

+ Hằng số phân ly: không có mặt các nhóm phân ly

+ Không dễ bốc cháy và không nổ

+ Có khả năng phân hủy hoàn toàn trong điều kiện môi trường tự nhiên

+ PLA có tính bền cơ học,trong suốt, tính đàn hồi cao, dễ gia công nhiệt nhiệt như cán mỏng, tạo khuôn, thổi phun…

+Không độc đối với con người

+Thời gian phân hủy ngắn hơn so với các chất dẻo thông thường khác.+ Khối lượng phân tử lớn

* Tính chất hóa học [35]:

- Do PLA chịu nước kém nên xảy ra sự thủy phân và phân cắt của các mối liên kết este qua phản ứng thủy phân PLA (Hình 2)

Hình 2: Phản ứng thủy phân PLA

Sự phân hủy PLA [22]:

- Trong tự nhiên, sự phân hủy polymer gây ra bởi kích hoạt nhiệt, thủy phân, hoạt động sinh học (ví dụ: enzyme), quá trình oxy hóa hoặc phóng xạ

- Trong quá trình phân hủy của các polymer chịu sự tác động của môi trường Môi trường có một ảnh hưởng quan trọng về số lượng của vi sinh vật

và về hoạt động của VSV Thông số như độ ẩm, nhiệt độ, độ pH, sự có mặt hay không có mặt của oxy và cung cấp các chất dinh dưỡng cho VSV, VSV

sẽ phân hủy polymer

- Quá trình này cũng phụ thuộc vào cấu trúc hóa học và đặc tính vật lý của polymer Chúng bao gồm khả năng khuếch tán, độ xốp, hình thái học, qua liên kết, phản ứng hóa học, độ bền cơ học, chịu nhiệt, và khả năng chống bức

xạ điện từ

- PLA có thể được thủy phân với nước sôi hoặc hơi nước để có thể được tái chế trở lại monomer Điều này có thể dẫn đến tái chế phân tử

- PLA có thể được thủy phân ở 180C đến 350C trong 30 phút

Chu trình phân hủy của PLA: Acid Lactic được tổng hợp từ nguồn thực vật (tinh bột) qua quá trình trùng hợp thu được các oligomer PLA, dưới tác động của các vi sinh vật và điều kiện ngoại khác thì các oligomer PLA này bị phân hủy tạo CO2 và nước cung cấp trở lại cho cây trồng (Hình 3)

Hình 3: Vòng đời của PLA

* Các đồng phân của PLA [18]:

Poly D,L- Lactic acid được tổng hợp từ L (-), D (+) và monome acid DL- lactic tương ứng Chúng có tính chất hóa học cũng như vật lý khác nhau

do sự có mặt một nhóm methyl gắn vào nguyên tử cacbon ở vị trí alpha [2]

2.2.1.3 Quá trình sản xuất

PLA là một chất đồng trùng hợp giữa poly (L-lactic acid) và poly lactic acid Sự trùng hợp của các PLA đòi hỏi các monomer có độ tinh khiết cao, sự có mặt các tạp chất gây trở ngại trong quá trình phản ứng và làm giảm chất lượng của polymer Các monome (Lactic acid) này được sản xuất nhờ phương pháp lên men các cacbonhydrat tự nhiên như đường, tinh bột…

(D-là những vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm và dễ phân hủy sinh học [22]

* Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất PLA [26]:

Quá trình tổng hợp PLA gồm các giai đoạn (Hình 4):

+ Tổng hợp tinh bột

+ Thủy phân tinh bột tạo Dextrose (glucose)

+ Lên men glucose tạo acid Lactic

+ Trùng hợp mở vòng tạo PLA

Hình 4: Quá trình sản xuất PLA tổng quát

* Có 4 phương pháp được sử dụng cho sự tổng hợp PLA [22]:

+ Trùng ngưng mở vòng lactide (sản phẩm đồng trùng hợp của lactic acid)

+ Trùng ngưng đẳng phí lactic acid

+ Trùng ngưng trực tiếp trong dung dịch

+ Trùng hợp ở trạng thái rắn

Sơ đồ các phương pháp tổng hợp PLA (Hình 5):

Hình 5: Sơ đồ các phương pháp tổng hợp PLA

* Một số quy trình sản xuất PLA [17]:

- Sản xuất PLA dựa vào nguồn nguyên liệu từ tinh bột bắp:

+ Bắp được xay và cán sau đó thực hiện quá trình đường hóa tạo thành các dextrin

+ Thực hiện quá trình lên men chuyển hóa các dextrin tạo acid lactic + Sau đó tiến hành cô đặc, lúc này 2 phân tử lactic sẽ kết hợp lại thành cấu trúc vòng gọi là lactid

+ Chưng cất và làm sạch hợp chất lactid

+ Cuối trùng hợp tạo chuỗi polymer mạch dài

Để đa dạng hóa sản phẩm thì người ta có thể thay đổi phân tử lượng và

độ trong Bằng cách thêm vào các chất phụ gia ta sẽ thu được PLA Sau đó,

nó được bán cho các công ty và họ thực hiện gia công thêm để cho ra sản phẩm theo mong muốn Sau một thời gian sử dụng thì PLA sẽ bị phân hủy hoặc được tái chế lại (Hình 6)

Hình 6: Quy trình sản xuất PLA từ tinh bột bắp

- Sản xuất PLA từ vỏ dưa hấu:

Hiện nay nguồn nguyên liệu từ vỏ quả dưa hấu rất dồi dào, giá trị không cao nên tận dụng sản xuất bao bì sẽ phù hợp

Vỏ dưa hấu sau khi được nghiền (nếu vỏ khô bỏ thêm nước) rồi tiến hành lên men acid lactic để thu được dung dịch acid lactic Sau đó tiến hành kết tinh để tinh sạch lactic rồi polyme hóa ta thu được polylactic acid Cuối cùng định hình theo hình dạng theo yêu cầu (Hình 7)

Hình 7: Quy trình sản xuất PLA từ vỏ dưa hấu

Trong công nghệ thực phẩm PLA có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bao bì, dụng cụ chứa đựng thức ăn nhanh trong các cửa hàng thực phẩm như: Các loại chén, dĩa, muỗng, ly uống, ống hút, dao kéo dùng một lần… PLA còn được sử dụng để làm các lớp lót trong chén cho đồ uống nóng, thức ăn ngon và bao bì chứa đựng thực phẩm.

Nhóm chuyên gia thuộc Đại học KAIST (Hàn Quốc) và Tập đoàn LG Chem do giáo sư Sang Yup-lee chủ trì đã nghiên cứu thành công acid polylactic (PLA), một loại polymer có nguồn gốc sinh học và có vai trò then chốt trong việc sản xuất nhựa bằng các nguồn có thể tái tạo Nguyên liệu sản xuất PLA là bột bắp hoặc bột lúa mì PLA có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bao bì phân bón, thực phẩm và các loại bát, đĩa dùng một lần

Nó cũng có thể phục vụ hiệu quả cho một số ứng dụng y sinh như chỉ phẫu thuật, các thiết bị đặt vào bên trong cơ thể và dụng cụ truyền thuốc [2]

Theo kết quả nghiên cứu của Shoji Koide, John Shi: Khi So sánh sự ảnh hưởng về chất lượng vi sinh và tính chất hóa lý của bao bì bảo quản ớt xanh bằng màng PLA so với bao bì polyethylene mật độ thấp (LDPE) có đục

lỗ Kết quả nghiên cứu cho thấy bao bì PLA có tính thấm hơi nước cao hơn,

có thể duy trì chất lượng của ớt tươi, tránh sự xâm nhiễm của vi sinh vật và giữ được màu xanh tươi của quả ớt tốt hơn so với bao bì polyethylene mật độ thấp (LDPE) có đục lỗ Vì vậy có thể sử dụng bao bì PLA để bảo quản ớt xanh [38]

S Pati và các cộng sự đã nghiên cứu về sự ảnh hưởng đến chất lượng CO2 trong rượu vang khi lưu trữ bằng chai làm từ vật liệu PLA so với polyethylene terephthalate (PET) và thủy tinh sau 4 tháng lưu trữ thì chất lượng rượu vang ở chai PLA giảm nhanh hơn so với chai PET và thủy tinh

Hình 8: Sơ đồ ứng dụng của PLA

Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể dùng chai PLA lưu trữ rượu vang trong vòng 3 tháng mà vẫn giữ nguyên được chất lượng [39].

Polylactic acid đã được thương mại hóa với tên NatureWorksTM, nó được sản xuất bởi công ty Cargill Dow- công ty sản xuất PLA lớn nhất ở Mỹ Cargill Dow có trụ sở chính Mỹ với các văn phòng khác ở Hà Lan và Nhật Bản Công ty đã ứng dụng việc đánh giá vòng đời để sản xuất PLA thương mại Cargill Dow đang xây dựng một nền tảng bền vững toàn cầu của polyme

và hóa chất hoàn toàn được làm từ nguồn tái tạo, giảm việc sử dụng năng lượng hóa thạch từ 54 MJ/kg PLA xuống khoảng 7 MJ / kg PLA Các khí gây hiệu ứng nhà kính là giảm từ 1,8 xuống 1,7 Kg CO2 tương đương / kg PLA Cargill Dow đã nâng cao năng suất bằng cách xây dựng công ty sản xuất PLA thương mại tại Mỹ với năng suất 140000 tấn/ năm

Trong tương lai với sự đầu tư đáng kể cho việc sản xuất PLA thì giá thành PLA sẽ giảm xuống và nó trở thành vật liệu bao bì có tính thương mại nhất [26]

* Một số hình ảnh về bao bì PLA:

Hộp nhựa sản xuất từ bột bắp: Sử dụng 80% nguyên liệu chính là bột

bắp, 20% còn lại của sản phẩm là các phụ gia thực phẩm an toàn Khác với hộp nhựa PE, bao bì tự hủy này có màu ngà đặc trưng của bột bắp và mùi thơm như bắp rang Ưu điểm nổi bật là chịu được nhiệt độ cao: có thể đưa cả hộp đựng thức ăn vào lò vi sóng để hâm nóng món ăn Đặc điểm quan trọng nhất là sau khi sử dụng, bao bì từ bột bắp sẽ tự phân hủy trong môi trường Nếu chôn xuống đất có độ ẩm cao thì thời gian phân hủy bao bì khoảng 6 tháng [8]

Hình 9: Sản xuất hộp nhựa

từ bột bắp

Hình 10: Ly làm từ bột bắp tại một nhà hàng Mỹ

2.2.1.5 Ưu nhược điểm

* Ưu điểm

+ Là vật liệu bao gói thân thiện với môi trường và dễ phân hủy

+ Nhờ không sử dụng các loại hóa chất tổng hợp, bao bì sinh học sẽ an toàn đối với thực phẩm và sức khỏe của người sử dụng

+ Các đặc tính của nó cũng không thua kém gì so với các loại bao bì khác và việc sử dụng chúng để thay thế các loại vật liệu khác sẽ trở thành xu thế của thế giới sau này

+ Giá thành cao, không có các đặc tính hoàn hảo như các loại bao bì khác nên việc ứng dụng loại vật liệu này trong việc sản xuất bao bì có nhiều hạn chế

Nóng chảy từ 400C đến 1800C, phụ thuộc vào tính chất các monomer được sử dụng trong quá trình tổng hợp.

Có thể kết hợp với nhựa tổng hợp hoặc tinh bột để làm nguyên liệu sản xuất bao bì

PHBV phân hủy trong 5 đến 6 tuần trong các môi trường có vi khuẩn hoạt động sinh ra khí CO2 và nước trong điều kiện hiếu khí, còn trong môi trường yếm khí được phân hủy nhanh hơn tạo khí mêtan

2.2.2.3 Quá trình sản xuất

Có 2 phương pháp tổng hợp PHA [17]:

- Phương pháp lên men gồm:

+ Tách chiết glucose từ bắp sau đó lên men trong những tế bào chứa PHA

+ Rửa và xoáy đảo tế bào để giải phóng PHA

+ Sau cùng là cô đặc 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 nghiên cứu Quá trình này giống với quá trình ở trên nhưng bỏ qua giai đoạn lên men Người ta sử dụng một lượng dung môi

để trích ly nhựa từ cây trồng Sau đó tìm cách loại dung môi đi Do đó rất tốn kém năng lượng

2.2.2.4 Một số ứng dụng

Yu, Chua, Huang, Lo, và Chen (1998) sử dụng các loại chất thải thực phẩm khác nhau như là nguồn cacbon để sản xuất một số polymer PHA với những đặc tính vật lý và cơ học khác nhau và như tính linh hoạt, độ bền kéo,

độ nóng chảy.Việc sử dụng chất thải thực phẩm là một cách tốt để giảm chi phí sản xuất nhựa sinh học, nhưng cho đến bây giờ nó chỉ là một thủ tục thử nghiệm mà chưa có khả năng để có một ứng dụng thương mại [35]

Metabolix là tên thương mại hóa của polyhydroxyalkanoates (PHA), PHA thương mại được Công ty Archer Daniels Midland công bố sản xuất vào tháng 11/ 2004 với một nhà máy xây dựng ở miền Trung Tây Hoa Kỳ [32]

PHA có tiềm năng trong sản xuất vật dụng đựng các loại đồ uống, sữa chua…

Do chi phí còn quá cao nên vật liệu bao gói PHA chưa được ứng dụng trong sản xuất mà mới chỉ quy mô phòng thí nghiệm

2.2.2.5 Ưu nhược điểm

* Ưu điểm

+ Chúng dễ bị phân hủy trong đất, bền với nước và dễ được chế biến theo tiêu chuẩn chế biến chất dẻo thông thường

+ PHA có một số ưu điểm so với PLA đó là khả năng tự phân hủy rất cao

và dễ tổng hợp Khi đặt trong môi trường sinh vật tự nhiên thì nó tự phân hủy thành CO2 và nước Điều này giúp nó có nhiều ứng dụng trong cuộc sống

* Nhược điểm

có khả năng phân hủy thành các thành phần cơ bản như C, CO2 và H2O sau một thời gian ngắn Nhựa tự phân hủy được sử dụng như là nguồn thay thế cho cả nhựa truyền thống và hỗn hợp nhựa truyền thống [15]

2.2.3.2 Quá trình sản xuất

*Phương pháp sản xuất màng polymer tự phân hủy [13]:

Đây là sản phẩm dựa trên sự kết hợp giữa nhựa polyetylen tỷ trọng thấp cùng một số loại tinh bột và hóa chất tạo thành vật liệu polyme tự phân hủy (còn gọi là vật liệu polyme phân hủy sinh học), được Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam chế tạo, ứng dụng thành công Vật liệu chính dùng trong sản xuất màng polymer tự phân huỷ là nhựa LDPE (low density polyetylen

- polyetylen tỷ trọng thấp) và tinh bột sắn Có quy trình sản xuất sau:

- Ban đầu cho LDPE, tinh bột sắn và một số chất phụ gia đi qua máy

trộn vật liệu cực đều ở nhiệt độ thích hợp

- Tiếp đến, vật liệu được đùn ép trên máy đùn trục vít có 3 vùng điều khiển nhiệt độ khác nhau

- Sau khi được bổ sung chất trợ tương hợp và chất phân tán, nhựa hạt đi qua máy nghiền hạt để tạo hạt compound Chất trợ tương hợp đóng vai trò quyết định về khả năng phân phối trộn và sự đồng đều của vật liệu

- Cuối cùng, hạt compound đi qua máy ép phun để tạo vật liệu định hình hoặc qua thiết bị thổi màng để thổi thành màng mỏng Có thể tạo ra các màng có độ dày khác nhau theo yêu cầu của người sử dụng

2.2.3.3 Một số ứng dụng

Lần đầu tiên ở Việt Nam, Viện Hoá học Công nghiệp (Viện Khoa học

và Công nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng thành công vật liệu polyme phân huỷ sinh học không gây ô nhiễm môi trường Sản phẩm này

đã được đưa vào ứng dụng tại nông trường Thanh Hà (huyện Kim Ba, Hoà Bình), nông trường Chè Sông Cầu (Thái Nguyên), nông trường Bông (huyện Ninh Sơn, Ninh Thuận) Kết quả cho thấy, nó có tác dụng giữ ẩm, dinh dưỡng cho đất, chống xói mòn và diệt cỏ dại Sau 4 tháng, toàn bộ màng polymer phân huỷ 100% [13]

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra thị trường sản phẩm ở 3 dạng: màng phủ nông nghiệp có thể sản xuất quy mô công nghiệp, phục vụ phủ hàng triệu m2 đất canh tác Sản phẩm này ứng dụng che phủ diện tích luống lạc, ngô, cam, bông… có tác dụng giữ ẩm, diệt cỏ dại, giữ nhiệt cho đất, chống rửa trôi, chống xói mòn cho cây trồng Bao bì bọc bầu ươm cây phục vụ nhu cầu sản xuất cây giống Túi bọc bầu ươm cây giống không phân hủy hiện nay thay thế cho hầu hết các loại cây giống và các loại giống cây rừng

Bên cạnh đó còn có bao bì túi đựng hàng hóa, bao gói thực phẩm cũng đang là chủng loại sản phẩm thông dụng có nhu cầu sử dụng rất lớn [13]

Công ty ALTA tại TP.HCM đã sản xuất được bao bì nhựa tự hủy Sản

phẩm có thể tự rã ra thành bột mịn sau 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 lọai bột mịn Trong môi trường yếm khí như bãi rác, bao bì nhựa tự hủy càng phân hủy nhanh [5]

Các nhà khoa học từ trường Polymer Science and Engineering College thuộc trường Đại học Khoa học và Công nghệ Quingdao, Trung Quốc đã nghiên cứu thành công nhựa xốp Polystyrene phân hủy sinh học dùng cho bao bì thực phẩm Các nhà khoa học tiến hành trộn các loại hạt nhựa hấp thụ nước với đường kính 5 micron trong một chất tương tự Styrene trước khi đem tổng hợp để tạo thành vật liệu giống như nhựa Polystyrene Khi vật liệu này tiếp xúc với nước, các hạt polymer trộn vào sẽ giãn nở và cắt các mạch nhựa thành dạng bột và nhựa này có thể phân hủy sinh học Với giá thành rẻ hơn loại nhựa xốp Polystyrene truyền thống và thân thiện với môi trường Hơn nữa, loại nhựa xốp Polystyrene mới này cho khả năng tăng tốc sự phân hủy sinh học nhưng không mất đi các tính chất của bao bì trong thời gian sử dụng