4. NƠI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
3.4 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA MCC VÀ MÀNG NHỰA TB/MCC
➢ Chi phí tính toán cho MCC từ sợi chuối
Hình 3. 11 SEM của màng sinh học TB/MCC 5%
50
hiệu suất điều chế đạt 34.22 %. Giá nguyên vật liệu, hóa chất được cập nhập tháng 8 năm 2020.
Bảng 3. 4 Tính toán chi phí chiết MCC từ sợi chuối Nguyên liệu/
Hóa chất Lượng (Kg hoặc L) Giá (VND/kg
hoặc VND/L) Tiền (VND) Sợi chuối 0.010 0 0 NaOH 8% 0.028 40 000 1 120 Ethanol 0.24 25 000 6 000 HNO3 0.060 40 000 2 400 HCl 0.060 40 000 2 400 Tổng chi phí 3.34 (g) MCC 11 920 Tổng chi phí 1 (g) MCC 3 568.86
Từ Bảng 3.5 ta tính được tổng chi phí (VNĐ) cho quá trình tổng hợp 1 (kg) MCC là 3 568 860 VNĐ. Với giá thành thị trường của Cellulose Microcrystalline tinh khiết là 90 – 192 USD tương ứng với 1 (kg), thì MCC được tổng hợp cho giá thành hợp lý do đó phù hợp để áp dụng về mảng kinh tế.
➢ Chi phí tính toán cho màng nhựa bioplastic từ TB/MCC từ sợi chuối
Tổng chi phí để tạo được 1 màng nhựa TB/MCC với kích thước 5 x 5 cm với tổng khối lượng tinh bột và MCC là 2 (g), 4.8 (mL) Glyxerin , lượng nước cất được sử dụng là 30 mL.
51
Bảng 3. 5 Tính toán chi phí Tạo màng TB/MCC từ sợi chuối
Lượng (Kg hoặc L) Giá (VND/kg
hoặc VND/L) Tiền (VND)
TB 0.0019 40 000 76
MCC 0.0001 3 568 860 356.8
Glyxerin 0.00048 90 000 43.8
Tổng chi phí 476.6
Từ bảng 3.6, chi phí tạo màng là 476.6 VNĐ tương ứng với kích thước màng nhựa có kích thước 5x5 cm, độ dày màng ≤1 mm. Vậy cứ 1 m2 màng VLSH sẽ có giá là 190 640VNĐ. So sánh với giá thành của các loại VLSH khác trên thị trường thì cứ 1m VLSH có giá dao động tầm 180 000VNĐ - 250 000VNĐ thì cứ 1m2 bioplastic (TB/MCC) sẽ có giá thành không quá cao hơn các VLSH khác trên thị trường nên giá thành bioplastic TB/MCC đã tổng hợp khá phù hợp về mảng kinh tế.
52 ❖ Kết luận
Với mục tiêu nghiên cứu điều chế Microcrystalline Cellulose từ sợi chuối và khảo sát một số tính chất của vật liệu, đề tài đã thu được những kết quả sau:
- Tổng hợp thành công MCC với hiệu suất là 34.22 %.
- Điều kiện tối ưu để điều chế là: Phản ứng kiềm với dung dịch NaOH 8% trong 8 giờ ở nhiệt độ thường, tẩy trắng với Ethanol/ HNO3 tỷ lệ 4/1 (v/v), dung dịch HCl 3M trong 2 giờ ở nhiệt độ là 80℃.
- Tạo thử nghiệm thành công màng nhựa sinh học từ TB/MCC sử dụng glyxerin làm chất hóa dẻo với tỷ lệ tạo màng là 5% MCC và 25% Glyxerin làm chất hóa dẻo.
❖ Ý nghĩa khoa học
- Tận dụng được dư lượng thải nông nghiệp để tổng hợp ra vật liệu có khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác, tăng thêm hiệu quả về kinh tế và xã hội. - Tạo tiền đề cho các nghiên cứu khác tận dụng các nguồn phế thải nông nghiệp
đặc biệt là các phế thải giàu cellulose..
- VLSH có khả năng phân hủy sinh học đánh dấu sự phát triển của các nghiên cứu khác về sự kết hợp MCC với các vật liệu có khả năng phân hủy sinh học ❖ Kiến nghị
Vì một số lý do hạn chế về mặt thời gian, trang thiết bị và điều kiện thực hiện đề tài nên vẫn còn một số nhược điểm cần khắc phục của đề tài như sau:
- Chưa khảo sát được thời gian và nhiệt độ tối ưu của phản ứng với HCl, vì quá trình nghiên cứu cho thấy phản ứng acid có ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp MCC không những thông qua nồng độ mà còn thống qua thờ gian phản ứng và cả nhiệt độ.
- Chưa khảo sát được thêm các điều kiện của phản ứng kiềm như nhiệt độ của phản ứng, do đó điều kiên phản ứng tối ưu của quá trình là ở nhiệt độ thường trong thời gian 8 giờ là có khả năng tối ưu hơn nữa.
53
- Thực tế cho thấy trong quá trình sấy vật liệu MCC sau khi được tổng hợp, nhiệt độ sấy cũng có phần ảnh hưởng, do đó chưa khảo sát được nhiệt độ và thời gian sấy tối ưu.
Một số kiến nghị cho những nghiên cứu tiếp theo:
- Khảo sát thời gian và nhiệt độ tối ưu của phản ứng với HCl.
- Khảo sát thêm các nồng độ NaOH trong diều kiện tăng nhiệt độ của phản ứng lên và giảm thời gian phản ứng kiềm xuống dưới 8 giờ, để tối ưu hóa thời gian của quá trình điều chế.
i
Tài liệu tham khảo tiếng Việt
1. ThS. Vũ Tiến Trung và ThS. Lê Đức Anh (2015), Xu hướng sản xuất và ứng dụng bao bì phân hủy sinh học nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, Trung tâm Thông tin Khoa học và Công nghệ TP. HCM.
2. Tôn Nữ Minh Nguyệt, Mai Thị Hồng Diễm, Lê Văn Việt Mẫn (2017), Tiền xử lý bột thân chuối bằng acid hoặc kiềm nhằm mục đích thu nhận bioethanol: ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến hiệu quả quá trình tiền xử lý", Tạp chí phát triển KH & CN, tập 20, số K7.
Tài liệu tham khảo tiếng Anh
3. Atalla RH, VanderHart DL (1984) Native cellulose—a composite of 2 distinct crystalline forms. Science 223(4633): 283–285
4. A. Alemdar và M. Sain (2008), "Isolation and characterization of nanofibers from agricultural residues: wheat straw and soy hulls", Bioresour Technol. 99(6), tr. 1664-71.
5. Ahmad Z, Anuar H, Yusof Y 2011 The Study of Biodegradable Thermoplastics Sago Starch Key Engineering Materials 471-472 397-402 6. B. M. Cherian và các cộng sự. (2008), "A novel method for the synthesis of
cellulose nanofibril whiskers from banana fibers and characterization", J Agric Food Chem. 56(14), tr. 5617-27.
7. Fengel D (1993) Structural changes of cellulose and their effects on the OH/CH2 valency vibration range in FTIR spectra. In: Kennedy JF, Phillips GO, Williams PA, Piculell I (eds) Cellulose and cellulose derivatives: physicochemical aspects and industrial applications. Woodhead Publ. Ltd, Cambridge, pp 75–84
8. Heri Hermansyaha và các cộng sự (2014), " Food Grade Bioplastic based on Corn Starch with Banana Pseudostem Fibre/Bacterial Cellulose Hybrid Filler", Advanced Materials Research Vol 997, pp 158-168.
ii
9. M. Laser và các cộng sự. (2002), "A comparison of liquid hot water and steam pretreatments of sugar cane bagasse for bioconversion to ethanol", Bioresour Technol. 81(1), tr. 33-44.
10.Maha M. Ibrahim, (2013), 'Cellulose and microcrystalline cellulose from rice straw and banana plant waste: preparation and characterization" Cellulose 10.1007/s10570-013-9992-5
11.R. J. Moon và các cộng sự. (2011), "Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites", Chem Soc Rev. 40(7), tr. 3941-94.
12.Sjöström E (1993) Wood chemistry, fundamentals and applications, 2nd edn. Academic Press, San Diego
13.Snehal R. Patil (2017), Development and Characterization of Biobased Adsorbents from Banana Stem for Bioethanol Dehydration, International Conference Proceeding ICGTETM Dec 2017 | ISSN: 2320-2882.
14.B. H. Um, M. Karim và L. Henk (2003), "Effect of sulfuric and phosphoric acid pretreatments on enzymatic hydrolysis of corn stover", Appl Biochem Biotechnol. 105 -108, tr. 115-25.
15.ASTM Standard D-5488-84d (1994), chủ biên.
16.O. A. Battista và P. A. Smith (1962), "Microcrystalline Cellulose", Industrial & Engineering Chemistry. 54(9), tr. 20-29.
17.Bhatnagar, G Gupta và S Yadav (2015), "A review on composition and properties of banana fibers", Journal of Scientific & Engineering Research. 6(5), tr. 49-52.
18.SM Maulida và P Tarigan (2016), "Production of Starch Based Bioplastic from Cassava Peel Reinforced with Microcrystalline Celllulose Avicel PH101 Using Sorbitol as Plasticizer", Journal of Physics: Conference Series. 710(012012).
19.Porras M A, Cubitto M A, Villar M A (2015)," A new way of quantifying the production of poly(hydroxyalkanoate)s using FTIR J Chem Tech Biotechnol 20.Xiuying Qiao, Wenbo Jiang và Kang Sun (2005), "Reinforced Thermoplastic
Acetylated Starch with Layered Silicates", Biosynthesis Nutrition Biomedical. 57(12), tr. 581-586.
iii
Concentration on Dynamic Mechanical Properties of Sugar Palm Starch– Based Films", International Journal of Polymer Analysis and Characterization. 20(7), tr. 627-636.
22.Robert J. Moon (2010), Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites, Citethis: Chem. Soc. Rev .,2011,40,3941–3994
23.Hui Wang, Li Huang và Yafei Lu (2009), "Preparation and characterization of micro- and nano-fibrils from jute", Fibers and Polymers. 10, tr. 442-445.
iv
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Kết quả khảo sát phản ứng với HCl tạo MCC
Mẫu
Nồng độ HCl
(%)
Khối lượng sợi ban đầu (g)
Khối lượng MCC thu được (g)
Hiệu suất chiết MCC(%) S1 1 5.034 1.714 33.72 S2 2.5 5.020 1.709 34.05 S3 3 5.009 1.714 34.22 S4 5 5.003 1.711 34.2 S5 7 5.083 1.674 32.94
Phụ lục 2: Hình ảnh liên quan đến quá trình điều chế MCC
v
Hình PL 2. 4 Đun hồi lưu lần 2 Hình PL 2. 3 đun hồi lưu lần 1
vi
Hình PL 2. 5 Đun hồi lưu lần 3 Hình PL 2. 6 Cellulose sau rửa trung tính