Phát triển ‘giấy trong suốt’ thay thế nhựa
(japannews.yomiuri.co.jp)- Nhóm nghiên cứu từ JAMSTEC và các tổ chức khác đã tạo ra tấm giấy trong suốt dày bằng cellulose có nguồn gốc từ sinh khối thực vật, cho thấy khả năng thay thế hộp đựng bằng nhựa
- Vật liệu mới có thể bị vi sinh vật phân hủy thành nước và carbon dioxide, đồng thời dày hơn các vật liệu cellulose hiện có nên có thể tạo hình thành các dạng như cốc và ống hút
- Quá trình chế tạo sử dụng bột cellulose thu được từ sợi trên bề mặt hạt bông và dung dịch lithium bromide-nước, sau đó tạo gel ở nhiệt độ cao rồi tạo hình và sấy khô
- Khi được làm thành cốc và ống hút, độ bền của nó tương đương polycarbonate, và ngay cả với tấm dày 0,7mm vẫn có thể nhìn rõ phong cảnh ở khoảng cách 100m
- Để thương mại hóa cần có nhà máy sản xuất hàng loạt; theo quy mô nhà máy trình diễn, chi phí sản xuất được ước tính khoảng gấp 3 lần giấy thông thường, còn lượng phát thải CO2 vào khoảng một nửa quy trình sản xuất nhựa
Giấy trong suốt có nguồn gốc thực vật
- Nhóm nghiên cứu của JAMSTEC và nhiều tổ chức đã phát triển tấm giấy trong suốt dày làm từ cellulose tạo ra từ sinh khối thực vật
- Trong bối cảnh nhựa được xem là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm đại dương, vật liệu này được kỳ vọng là vật liệu thay thế cho bao bì nhựa
- Nó dày hơn các vật liệu nền cellulose hiện có nên có thể dùng để chế tạo vật chứa
Phương pháp chế tạo và độ trong suốt
- Nguyên liệu là bột cellulose thu được từ sợi trên bề mặt hạt bông
- Quy trình sản xuất như sau
- Hòa tan bột cellulose trong dung dịch lithium bromide-nước
- Tăng nhiệt độ và khuấy để tạo thành trạng thái gel
- Tạo hình vật liệu đã gel hóa rồi sấy khô
- Độ trong suốt xuất hiện nhờ các sợi ở quy mô nanomet, tức đơn vị bằng một phần tỷ mét, được lấp đầy dày đặc bên trong tấm
- Mật độ sợi cao khiến ánh sáng không bị khuếch tán mà đi thẳng qua tấm
Độ bền và khả năng quan sát
- Độ bền của vật liệu khi tạo hình thành cốc và ống hút gần như tương đương polycarbonate, một loại nhựa
- Giấy trong suốt dày 0,7mm vẫn giữ được độ linh hoạt
- Qua tấm có cùng độ dày, có thể nhìn rõ phong cảnh cách xa 100m
Khả năng phân hủy sinh học dưới biển
- Nhóm nghiên cứu đã khảo sát khả năng phân hủy sinh học với giả định giấy trong suốt có thể trôi ra biển
- Họ nhấn chìm các tấm xuống biển rồi kiểm tra xem vi sinh vật biển có thể phân giải chúng hay không
- Càng xuống sâu, số lượng vi sinh vật càng ít nên tốc độ phân hủy càng chậm
- Dù vậy, ngay cả ở độ sâu 757m, phần lớn tấm vẫn tan rã trong vòng 4 tháng
Thách thức thương mại hóa và chi phí
- Cho đến nay, vật liệu thay thế phổ biến nhất cho bao bì nhựa là hộp giấy
- Các chuyên gia kinh doanh cho rằng với hộp giấy, người tiêu dùng không nhìn thấy bên trong nên có thể làm giảm ý định mua hàng
- Giấy trong suốt có thể giải quyết vấn đề không nhìn thấy sản phẩm bên trong
- Để đưa ra thị trường, cần có nhà máy sở hữu công nghệ sản xuất hàng loạt loại vật liệu này
- Phó nghiên cứu viên trưởng Isobe Noriyuki của JAMSTEC ước tính rằng nếu xây dựng nhà máy thử nghiệm trình diễn, chi phí sản xuất sẽ khoảng gấp 3 lần giấy thông thường
- Cũng theo ước tính đó, lượng phát thải CO2 có thể được giữ ở mức khoảng một nửa quy trình sản xuất nhựa
- Giáo sư Masaya Nogi của Osaka University đánh giá rằng trước đây cũng đã có giấy trong suốt, nhưng điểm mạnh của vật liệu lần này là đã chứng minh được khả năng phân hủy sinh học ở biển sâu
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Lý do nhựa được dùng nhiều không phải vì tính trong suốt, mà vì nhẹ và không phân hủy sinh học
Vì tồn tại hàng nghìn năm nên rất tốt để bảo quản thực phẩm, và có thể dùng cho nhiều bộ phận mà không phải quá lo về mưa hay điều kiện môi trường
Thứ cần có, theo tôi, là vật liệu hoàn toàn không phân hủy trong hầu hết điều kiện sinh hoạt của con người, nhưng sẽ phân hủy nhanh khi nhận được một tín hiệu không phổ biến như một hóa chất, nhiệt độ hoặc áp suất cụ thể
Nhựa lấy được ưu điểm của gỗ là nhẹ và rẻ, ưu điểm của gốm là dễ tạo hình và chống nước, ưu điểm của kim loại là độ bền trong sử dụng hằng ngày, trong khi tránh được các nhược điểm lớn của từng vật liệu đó
Nó không hoàn hảo, nhưng nếu cộng gộp ưu và nhược điểm thì sẽ thấy rõ vì sao nó được dùng rộng rãi đến vậy
Giấy trong suốt có thể giải quyết vấn đề này, nhưng để đưa ra thị trường thì cần nhà máy có công nghệ sản xuất hàng loạt
Không thể thay thế toàn bộ nhựa, nhưng một phần thì hoàn toàn có thể
Nhựa đảm nhiệm nhiều vai trò nên một vật liệu duy nhất không thể thay thế tất cả, nhưng rõ ràng có những ngách ứng dụng đáng kể đối với nhựa dùng một lần
Nếu có thể làm được điều đó mà không tồn tại hàng nghìn năm, thì đây có vẻ là một thành quả khá lớn
Nhìn vào lượng nhựa bị vứt ra môi trường, có thể thấy rõ là mọi người không quan tâm đến mức đó
Có phải cái cũ lại trở thành cái mới không?
https://en.wikipedia.org/wiki/Celluloid
https://en.wikipedia.org/wiki/Cellophane
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads2426
Mục tiêu dường như là một vật liệu 1) trong suốt, 2) có thể làm đủ dày, và 3) hoàn toàn dựa trên cellulose
Cellophane đáp ứng 1 và 3 nhưng khó làm dày, còn giấy đáp ứng 2 và 3 nhưng không trong suốt
Celluloid không được bài báo đề cập rõ, nhưng có vẻ không đáp ứng 3 vì không phải cellulose tinh khiết. Ứng dụng chính có vẻ là bao bì thực phẩm
Vì vậy cellophane thường chỉ được dùng với lượng nhỏ, rayon cũng tương tự
Ngược lại, lithium bromide là một muối ổn định và rẻ gần với giá nguyên tố, nên dễ mở rộng quy mô và tái chế
Thật buồn cười khi mọi người đã trở nên vô cảm trước ý nghĩ rằng một số quốc gia cứ thế đổ rác ra biển
Thay vì giải quyết vấn đề đó, chúng ta lại đi theo hướng tạo ra rác tốt hơn
Chúng ta không thể chỉ nổi giận với những nước nghèo thuộc Thế giới thứ ba mà mình đã dùng như bãi rác
Không hề phóng đại mà là theo nghĩa đen: gần như mọi thứ bạn phân loại bỏ vào thùng tái chế cuối cùng sẽ đi ra biển ở một nơi nào đó rất xa bạn
https://www.theguardian.com/environment/2021/dec/31/waste-co...
https://www.motherjones.com/environment/2023/03/rich-countri...
https://www.theguardian.com/us-news/2019/jun/17/recycled-pla...
https://www.dandc.eu/en/article/industrialised-countries-are...
[0] https://theoceancleanup.com/
Trung Quốc và Ấn Độ cũng thải ra khá nhiều, nhưng phải nhìn khác đi khi so với quy mô dân số
Mẹ tôi đang phụ giúp công việc ở một cửa hàng nhỏ trong khu phố, và họ đang cố gắng thoát khỏi bao bì nhựa
Họ đã thử dùng màng có thể ủ phân và giấy tái chế, nhưng chi phí quá cao hoặc vật liệu không chịu được tốt
Loại giấy trong suốt làm từ cellulose này trông khá hứa hẹn. Nếu nó chịu được nhiệt, trông đẹp và thực sự phân hủy trong môi trường, tôi nghĩ nó sẽ giúp ích rất nhiều cho những cửa hàng như vậy
Tôi tò mò không biết có ai từng xử lý loại vật liệu này chưa. Đặc biệt muốn biết hiệu năng thực tế khi dùng với chất lỏng hoặc các món nhạy với độ ẩm ra sao
Cần một nhóm vật liệu mới có các tính chất giống nhựa nhưng không tồn tại hàng nghìn năm không phân hủy hoặc không thể tái chế
Vấn đề lưu trữ rác nhìn chung bị phóng đại, còn ô nhiễm vi nhựa cho thấy rõ mối đe dọa khi nhựa vỡ thành hàng triệu mảnh nhỏ[1]
Nhựa bền, ổn định lâu dài thì xét từ góc độ chất ô nhiễm sẽ ít vấn đề hơn nhiều
[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016041202...
Như vậy vẫn có thể tiếp tục duy trì hầu hết các công dụng hiện nay
Nhật Bản thì cái gì cũng được bọc bằng nhựa nên không ngạc nhiên
Trong chuyến thăm Nhật, hầu như mọi thứ đều tuyệt và trông đi trước Mỹ rất xa, nhưng riêng điểm này là ngoại lệ
Nghe nói là vì họ dùng nhiều túi hơn nhưng ít dùng bao bì dạng vỏ cứng hơn
Video nói về nội dung này và việc nhựa được dùng làm nhiên liệu đốt đến mức nào: https://www.youtube.com/watch?v=FU6WogV6UEg
Nghe không thể khác gì cellophane. https://en.wikipedia.org/wiki/Cellophane
Phát thải carbon thì thấp, nhưng chi phí thì sao?
Sản phẩm này có vẻ giải quyết nhiều vấn đề không liên quan đến lý do chúng ta dùng nhựa
Lý do nhựa có mặt khắp nơi là vì nó bền và rẻ, và điều đó giải thích khoảng 80% các ứng dụng
20% còn lại coi trọng các đặc tính như khả năng chống chất ăn mòn, mà vật liệu này dường như còn lệch xa hơn ở điểm đó
Một sản phẩm đắt và kém bền sẽ không bao giờ thay thế được nhựa. Nói rằng nó chắc như nhựa có vẻ là nói về độ bền kéo, nhưng đó không phải tính chất mà công nghiệp chủ yếu quan tâm
Khi đóng gói bánh mì, việc nó có thể nâng được khối lượng tương tự hay không không quan trọng; quan trọng là nó có thể bảo vệ sản phẩm trong vài tháng hoặc vài năm hay không
Túi thì tốt và cốc cũng ổn, nhưng ống hút là một ý tưởng tệ hại
Tính chất vật lý được nói là tương tự polycarbonate nên phần đó không có vấn đề
Họ không nói nó phân hủy nhanh đến mức nào trong điều kiện lý tưởng, nhưng ngay cả trong điều kiện xấu cũng mất 4 tháng và cần vi sinh vật, chứ không phải chỉ các phản ứng hóa học đơn giản như nước, oxy hay tia cực tím
Nếu vậy thì trong nước ngọt có ga, sau một tuần chắc cũng hầu như không bị ảnh hưởng, nên tôi không hiểu phần nào là tệ hại
Dù không thay thế được mọi ứng dụng của nhựa, có vẻ nó vẫn có thể thay thế nhiều sản phẩm nhựa dùng một lần
Chỉ riêng điều đó đã là một bước tiến tốt. Túi mua sắm, ống hút, cốc dùng một lần, đĩa và bộ đồ ăn bằng cellulose thì tôi có thể chấp nhận được