Phát triển 'giấy trong suốt' thay thế nhựa

• Nhóm nghiên cứu JAMSTEC của Nhật Bản đã phát triển mới giấy trong suốt dùng để thay thế nhựa
• Được chế tạo trên nền cellulose, vật liệu này có thể phân hủy sinh học và bị vi sinh vật phân giải thành nước và carbon dioxide
• Vật liệu này có độ bền cao, nên có tiềm năng lớn để ứng dụng làm nhiều loại vật chứa như cốc, ống hút
• Điểm mạnh khác biệt chính so với các loại giấy trong suốt hiện có là có thể phân hủy gần như hoàn toàn trong vòng 4 tháng ngay cả ở vùng biển sâu
• Khi áp dụng quy trình sản xuất hàng loạt, lượng phát thải carbon chỉ bằng khoảng một nửa so với nhựa, nhưng chi phí sản xuất được dự đoán vào khoảng gấp 3 lần giấy thông thường

---

Bối cảnh nghiên cứu và bước phát triển đột phá

• Cơ quan Nghiên cứu và Phát triển Khoa học Công nghệ Biển Nhật Bản (JAMSTEC) cùng nhiều nhóm nghiên cứu đã phát triển tấm giấy trong suốt dày từ cellulose thu được từ sinh khối thực vật
• Loại giấy được phát triển này đang thu hút sự chú ý như một vật liệu thay thế nhựa, đặc biệt được kỳ vọng là giải pháp thay thế cho nhựa, thủ phạm chính gây ô nhiễm đại dương

Phương pháp sản xuất và các đặc tính chính

• Bột cellulose chiết xuất từ sợi trên bề mặt hạt bông nguyên chất được hòa tan trong dung dịch nước lithium bromide, sau đó tạo thành trạng thái gel ở nhiệt độ cao, rồi trải qua quá trình tạo hình và sấy khô để hoàn thiện thành giấy
• Khi được chế tạo thành cốc hoặc ống hút, loại giấy này cho thấy độ bền ở mức polycarbonate
• Các sợi kích thước nanomet được tập hợp dày đặc giúp ánh sáng truyền qua mà không bị tán xạ, nên dù dày 0.7mm vẫn có thể nhìn rõ hậu cảnh ở khoảng cách xa
• Vật liệu này rất mềm dẻo và vẫn giữ được độ trong suốt

Đánh giá khả năng phân hủy sinh học và tác động môi trường

• Để kiểm chứng khả năng phân hủy sinh học trong môi trường biển, các nhà nghiên cứu đã ngâm các tấm vật liệu ở nhiều độ sâu khác nhau và quan sát mức độ phân hủy do vi sinh vật gây ra
• Càng xuống biển sâu, số lượng vi sinh vật càng ít nên tốc độ phân hủy chậm hơn, nhưng vẫn xác nhận rằng ngay cả ở độ sâu 757m, phần lớn vật liệu cũng phân hủy trong vòng 4 tháng

Tiềm năng thị trường và hạn chế

• Cho đến nay, hộp giấy thông thường là giải pháp thay thế cho bao bì nhựa, nhưng do không nhìn thấy bên trong nên mức độ ưa chuộng của người tiêu dùng thấp
• Giấy trong suốt có thể giải quyết vấn đề này, nhưng điều kiện tiên quyết là phải áp dụng công nghệ sản xuất hàng loạt và xây dựng nhà máy
• Theo tiêu chuẩn nhà máy thí điểm, chi phí sản xuất ở mức gấp 3 lần giấy thông thường, nhưng phát thải carbon chỉ bằng 50% so với quy trình sản xuất nhựa

Ý kiến chuyên gia

• Giáo sư Nogi của Osaka University nhấn mạnh: “Trước đây cũng từng có nhiều loại giấy trong suốt, nhưng điểm khác biệt lớn nhất của phát triển này là đã chứng minh được khả năng phân hủy sinh học ở biển sâu”

[GN⁺]

Ý kiến Hacker News

• Tính trong suốt không phải là lý do chúng ta dùng nhiều nhựa; người ta chuộng nó vì nhẹ và không bị phân hủy. Nhờ đặc tính tồn tại hàng nghìn năm nên thực phẩm cũng có thể được bảo quản lâu, vì vậy nhựa được dùng cho nhiều bộ phận mà không phải lo mưa gió. Điều cần thiết là hướng phát triển vật liệu mới gần như không phân hủy trong môi trường sinh hoạt, nhưng sẽ phân hủy nhanh khi tiếp xúc với điều kiện nhất định như hóa chất, nhiệt độ, áp suất...

  • Nhựa còn có ưu thế kỹ thuật nổi trội là rất dễ tạo hình nên cực kỳ phù hợp cho sản xuất hàng loạt. Nhựa hấp thụ gần như toàn bộ ưu điểm của gỗ (nhẹ, rẻ), gốm (dễ tạo hình, chống nước), kim loại (độ bền), đồng thời tránh được nhược điểm của chúng. Gỗ mất nhiều thời gian gia công, gốm dễ vỡ, kim loại đắt, dễ gỉ và lại có tính dẫn điện nên càng phiền hơn. Xét tổng thể thì việc mức độ ứng dụng của nhựa tăng cao là điều gần như tất yếu
  • Bài báo đã nêu sẵn trường hợp ứng dụng. “Cho đến nay, hộp giấy là vật thay thế phổ biến nhất cho bao bì nhựa, nhưng người tiêu dùng không thích vì không nhìn thấy bên trong. Giấy trong suốt có thể giải quyết vấn đề này, nhưng cần các nhà máy có công nghệ sản xuất”
  • Thực tế, nhiều loại bao bì là chất liệu giấy có gắn thêm cửa sổ nhựa trong suốt. Nó không thể thay thế toàn bộ nhựa, nhưng hoàn toàn có thể thay thế những mục đích sử dụng từng phần như vậy. Một loại vật liệu duy nhất không thể thay thế hoàn hảo nhựa, nhưng đây có thể là một thị trường ngách có ý nghĩa cho nhựa dùng một lần
  • Có rất nhiều nhựa bao bì dùng một lần mà vật liệu này có thể thay thế. Ví dụ như trái cây đóng gói. Thời gian lưu thông của trái cây không phải hàng nghìn năm, nên bao bì cũng không nhất thiết phải bền đến vậy
  • Không phải người ta dùng nhựa vì thích việc “nó tồn tại hàng nghìn năm”, mà vì nó bảo quản thực phẩm tốt. Nếu bao bì thực phẩm vẫn hoạt động tốt mà không cần đặc tính kéo dài hàng nghìn năm, thì đó đã là một cải tiến đủ tốt

• Chia sẻ link wiki về celluloid và cellophane trong tinh thần “Old is new again?” Celluloid Cellophane

  • Giới thiệu link bài nghiên cứu gốc của nhóm bài báo Science. Họ hướng tới một vật liệu trong suốt, có thể làm dày và dựa trên cellulose tinh khiết. Cellophane đáp ứng điều kiện 1 và 3 nhưng khó làm dày; giấy có thể làm dày nhưng không trong suốt. Celluloid thì không phải cellulose gần như tinh khiết nên không thuộc trường hợp này. Mục tiêu chính là bao bì thực phẩm
  • Thật sự tự hỏi liệu La Mã cổ đại, nếu tổng hợp mọi thứ lại, có từng chạm tới đỉnh cao công nghệ hay không
  • Có điểm tương đồng với cellophane, nhưng quy trình sản xuất rất khác. Có thể nó cũng sẽ có những tính chất vật lý mới khác với cellophane
  • Trích dẫn: “Có thể chế tạo vật chứa từ vật liệu nền cellulose dày. Vì dày hơn các vật liệu cellulose hiện có nên được kỳ vọng thay thế nhựa, và được đề xuất như một giải pháp thay thế khi nhựa là thủ phạm chính gây ô nhiễm đại dương”

• Một số quốc gia đơn giản là đổ rác ra biển, nên thấy khá nực cười khi thực tế lại tập trung vào việc tạo ra loại rác tốt hơn thay vì giải quyết vấn đề gốc rễ

  • Mọi người nói kiểu “một vài quốc gia”, nhưng phần lớn các nước lại dùng những quốc gia nghèo hơn này làm nơi xuất khẩu rác dưới danh nghĩa “tái chế”. Trên thực tế, phần lớn rác tái chế bị xuất khẩu ra nước ngoài rồi cuối cùng bị đổ xuống biển. Cung cấp các bài liên quan The Guardian Mother Jones The Guardian D+C
  • Có ý kiến cho rằng cũng có các tổ chức tập trung vào phòng ngừa, đồng thời giới thiệu link The Ocean Cleanup. Cần mọi cách tiếp cận
  • Việc thay đổi hành vi con người mà không có cưỡng chế gần như là bất khả thi. Thay đổi môi trường xung quanh sẽ dễ hơn nhiều
  • Giải quyết vấn đề kỹ thuật nhìn chung thường dễ hơn giải quyết vấn đề xã hội
  • Xử lý rác thân thiện với môi trường là việc tốn kém, nên trên thực tế không phải mọi quốc gia hay mọi tầng lớp đều có khả năng chi trả

• Có ý kiến cho rằng dầu mỏ và các vật liệu cốt lõi khác dựa trên dầu về bản chất nên được ưu tiên dùng để sản xuất các sản phẩm như thế này thay vì làm năng lượng. Dùng dầu cho những lĩnh vực công nghiệp, dược phẩm... khó thay thế; còn điện năng thì thay bằng năng lượng sạch như mặt trời, gió, hạt nhân sẽ làm tăng lợi ích ròng cho toàn nhân loại

• Đề cập đến sự cần thiết của một nhóm vật liệu mới có tính chất tương tự nhựa nhưng không tồn tại hàng nghìn năm hoặc không rơi vào tình trạng không thể tái chế

  • Có ý kiến cho rằng chính việc nhựa phân hủy mới là vấn đề lớn hơn. Việc lưu trữ rác bị thổi phồng, trong khi ô nhiễm vi nhựa mới thực sự nguy hiểm bài nghiên cứu liên quan. Trái lại, nhựa ổn định và khó phân hủy có thể gây ít vấn đề ô nhiễm hơn
  • Nếu vật liệu phân hủy quá nhanh thì chai có thể bị thủng ngay khi còn trưng trên kệ và làm chảy hết đồ bên trong. Có lo ngại về việc suy giảm tính hữu dụng thực tế

• Có quan điểm: “Túi thì ổn, cốc thì ổn, nhưng ống hút thì thật sự dở”

  • Có bình luận hỏi lý do. Bản thân vật liệu có đặc tính tương tự polycarbonate, trong điều kiện lý tưởng cũng phải mất 4 tháng, còn trong đồ uống thực tế thì bền lâu hơn nhiều. Nó chỉ phân hủy khi có vi sinh vật như vi khuẩn, và trong đồ uống thì hoàn toàn không thay đổi, nên không hiểu chính xác điểm nào là tệ
  • Câu hỏi phản ánh nỗi lo rằng nó sẽ nhanh chóng bị nhũn ra như ống hút giấy

• Trích dẫn phần giải thích khoa học: “Lý do tấm giấy trở nên trong suốt là vì các sợi cực mảnh cỡ nanomet chồng khít lên nhau, cho phép ánh sáng đi xuyên qua trực tiếp”. Có người tò mò họ sắp xếp các sợi như thế nào

• Có người nói: “Cuối cùng cũng có tin như thế này, thật sự rất đáng mừng”

• Không ngạc nhiên trước thực tế ở Nhật Bản gần như mọi thứ đều được bọc trong bao bì nhựa. Ở những mặt khác nước này tiến bộ hơn Mỹ rất nhiều, nhưng vấn đề bao bì nhựa thì vẫn đáng tiếc

  • Thực tế, nếu xét theo cùng dung tích bao bì, Nhật Bản lại có khối lượng nhựa thấp hơn so với các nước khác, và cấu trúc tiêu thụ chủ yếu dùng dạng túi nên ít nhựa hơn bao bì cứng. Ngoài ra, Nhật cũng dùng một lượng đáng kể để làm nhiên liệu đốt. Giới thiệu video YouTube liên quan