Khả năng phát triển vật liệu phân hủy sinh học thay thế nhựa từ cành nho

• Nhóm nghiên cứu tại South Dakota State University đã chiết xuất cellulose từ cành nho và phát triển thành công màng giống nhựa có độ bền cao hơn nhựa thông thường nhưng phân hủy trong thời gian ngắn
• Nhựa truyền thống gây ra ô nhiễm môi trường và các vấn đề sức khỏe con người do không thể tái tạo và tạo ra vi nhựa
• Việc tận dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu cellulose có thể tạo ra giá trị xanh mới và mang lại hiệu quả thay thế nhựa
• Màng làm từ cành nho có độ trong suốt cao, phân hủy hoàn toàn trong đất trong vòng 17 ngày và không để lại độc tính tồn dư
• Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng đóng góp thực chất vào thương mại hóa vật liệu đóng gói phân hủy sinh học và nền kinh tế sinh học tuần hoàn

---

Bối cảnh nghiên cứu và vấn đề rác thải nhựa

• Hiện nay, phần lớn vật liệu đóng gói là nhựa dùng một lần, được sản xuất từ các nguồn tài nguyên không tái tạo như dầu mỏ và cần hàng trăm năm để phân hủy tự nhiên
• Chỉ khoảng 9% nhựa được tái chế, phần còn lại tồn tại trong môi trường và góp phần hình thành các vùng tích tụ rác khổng lồ như Great Pacific Garbage Patch
• Nhựa trong môi trường tiếp tục phân rã thành microplastic và nanoplastic, rồi bị con người và động vật hít vào hoặc nuốt phải
• Hiện vẫn còn thiếu nghiên cứu về tác động lâu dài đến sức khỏe con người của vi nhựa

Nghiên cứu vật liệu thay thế nhựa thân thiện môi trường của giáo sư Srinivas Janaswamy

• Phó giáo sư Srinivas Janaswamy của khoa Dairy and Food Science, South Dakota State University, đang nghiên cứu phát triển sản phẩm tạo giá trị từ phụ phẩm nông nghiệp
• Mục tiêu là phát triển các vật liệu thay thế thân thiện môi trường để ứng phó với khủng hoảng ô nhiễm nhựa
• Tại Mỹ, túi mua sắm bằng nhựa là một nguồn rác thải nhựa lớn, và phần lớn bị thải ra môi trường chỉ sau một lần sử dụng
• Mục tiêu cuối cùng của giáo sư Janaswamy là phát triển túi giống nhựa có thể phân hủy trong môi trường

Vật liệu cốt lõi: cellulose

• Cellulose là polyme hữu cơ phong phú nhất, tồn tại dồi dào trong thành tế bào thực vật
• Nhờ các liên kết hydro mạnh và chuỗi glucose, nó mang lại độ cứng cấu trúc và độ bền
• Con người đã có lịch sử ứng dụng cellulose trong nhiều lĩnh vực như vải vóc (bông), gỗ và hơn thế nữa

Chiết xuất cellulose từ nhiều loại phụ phẩm nông nghiệp

• Giáo sư Janaswamy đã chiết xuất cellulose từ nhiều nguyên liệu như vỏ bơ, vỏ đậu nành, cỏ linh lăng, switchgrass, bã cà phê, lõi ngô và vỏ chuối
• Nhóm nghiên cứu thử phát triển màng tương tự nhựa từ lượng cellulose đã chiết xuất, với mỗi sản phẩm có độ trong, độ bền và đặc tính khác nhau
• Những màng phân hủy sinh học này được cho là có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như vật liệu đóng gói

Cành nho và sự hợp tác mới

• Giáo sư chuyên ngành nho Anne Fennell nhận thấy hàm lượng cellulose dồi dào và tiềm năng ứng dụng của cành nho, từ đó thúc đẩy hợp tác với nhóm của giáo sư Janaswamy
• Cành nho phát sinh với số lượng lớn mỗi năm sau khi cắt tỉa, nhưng trước đây chủ yếu được xử lý theo cách giá trị thấp như nghiền ra rải xuống đất hoặc đốt bỏ
• Cành cắt tỉa vào mùa đông có độ ẩm thấp và mật độ cellulose cao, nên phù hợp để làm vật liệu thay thế nhựa

Đặc tính và hiệu quả kỳ vọng của màng có nguồn gốc từ cành nho

• Màng nền cành nho được phát triển bằng cách chiết xuất cellulose có đặc tính trong suốt, bền chắc và phân hủy hoàn toàn trong môi trường đất trong vòng 17 ngày
• Các bài thử nghiệm xác nhận vật liệu này có độ bền kéo cao hơn túi nhựa thông thường
• Người tiêu dùng có thể dễ dàng nhìn thấy bên trong, cho thấy tiềm năng lớn trong ứng dụng làm bao bì thực phẩm
• Nhóm nghiên cứu đã thu hoạch cành từ vườn nho SDSU, rồi trải qua các công đoạn sấy khô, nghiền và chiết xuất để tạo ra màng

Đóng góp cho tính bền vững và nền kinh tế sinh học tuần hoàn

• Việc tái chế cành nho sau cắt tỉa thành nguồn cellulose giúp vừa quản lý hiệu quả chất thải nông nghiệp, vừa kỳ vọng giải quyết đồng thời vấn đề ô nhiễm nhựa
• Việc phát triển màng thân thiện môi trường mang lại một cách tiếp cận thực tế cho việc thúc đẩy nền kinh tế sinh học tuần hoàn và bảo vệ môi trường
• Nghiên cứu được tài trợ bởi Bộ Nông nghiệp Mỹ và Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ

Kết luận

• Màng phân hủy sinh học từ cành nho đang nổi lên như một vật liệu đầy hứa hẹn để thay thế nhựa truyền thống và giảm các vấn đề môi trường
• Với khả năng phân hủy nhanh, độ bền cao và tiềm năng ứng dụng vào bao bì thực phẩm, vật liệu này đang nhận được nhiều kỳ vọng về khả năng thương mại hóa và hiệu quả thực tế

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Ở Anh, việc sử dụng túi nilon dùng một lần tại các siêu thị lớn đã bị cấm. Ban đầu cũng có người phàn nàn, thỉnh thoảng quên mang túi tái sử dụng vài lần, nhưng rồi cuối cùng ai cũng tự nhiên thích nghi. Những túi nilon nhỏ đựng trái cây hay bánh mì cũng đã biến mất ở một số siêu thị; lúc đầu chúng được thay bằng túi giấy có cửa sổ trong suốt, nhưng rồi người ta sớm nhận ra chẳng cần phải nhìn bên trong, nên túi giấy nâu lại trở thành loại được dùng chủ yếu
  • Tôi vẫn thắc mắc vì sao túi giấy nâu không được dùng phổ biến hơn cho mọi thứ. Gần đây tôi thấy một số nhà sản xuất đang giảm dùng nhựa; ví dụ như trước đây hộp trà túi lọc còn được bọc nhựa, nhưng giờ thì không còn nữa. Thật ra tôi còn thắc mắc vì sao ngay từ đầu lại cần đến nhựa. Nhưng vẫn còn rất nhiều món hàng bị quấn trong nhiều lớp bao bì nhựa. Cứ cấm là được. Các lựa chọn thay thế tuyệt vời đã có sẵn rồi
  • Tôi nghĩ tác động môi trường gần như sẽ không đáng kể. Những túi nhựa rẻ và mỏng dùng ít vật liệu hơn rất nhiều so với túi tái sử dụng, lại còn có công dụng lần hai là lót thùng rác. Giờ đây phải mua riêng túi rác làm từ loại nhựa dày hơn, đồng thời cũng phải mua thêm túi tái sử dụng. Thực ra trong chuỗi cung ứng thực phẩm từ nông trại tới nhà, phần lớn nhựa cần dùng không phải cho bao bì thực phẩm hay túi đựng, mà là lớp màng quấn pallet nhiều vòng trong quá trình phân phối. Chúng ta nên để tâm tới phần đó hơn. Phần lớn thay đổi hiện nay chỉ là màn thể hiện đạo đức. Chỉ cần xe tải giao hàng đến siêu thị tiết kiệm nhiên liệu hơn một chút cũng đã là cải thiện lớn hơn nhiều so với chuyện túi nilon này
  • Túi nhựa đang tăng trở lại
    https://www.independent.co.uk/news/uk/home-news/plastic-bags-rise-online-shopping-ocado-b2813230.html
  • Mỗi lần đi chợ mua thịt, giăm bông, phô mai, cá các loại, chúng tôi luôn dùng hộp mang từ nhà đi theo. Nếu nhìn một cách cay nghiệt thì có thể đây chỉ là hành động “tự thấy mình tốt đẹp” không có nhiều tác dụng, nhưng thực tế là dù sau đó chúng tôi vẫn vứt khá nhiều nhựa vào thùng tái chế, lượng đó đã giảm còn một nửa so với trước. Đúng là một việc khiến mình thấy dễ chịu hơn
  • Từ khi cửa hàng tạp hóa gần nhà có máy quét cầm tay, tôi không còn mang túi theo nữa. Tôi xếp đồ vào xe đẩy sao cho thấy được mã vạch, rồi quét và thanh toán ở quầy. Sau đó ra xe mới chuyển vào túi. Có thể không phải cách phù hợp cho tất cả mọi người, nhưng làm vậy tôi cảm thấy giảm được kha khá công đoạn phải chuyển đồ qua lại
• Nếu có thứ này cho nông sản tươi thì tuyệt thật. Hiện tại tôi cứ bỏ thẳng vào giỏ không cần túi, nhưng việc cho 4 quả táo vào túi nilon chỉ để cân dễ hơn và mang về nhà có vẻ là hành động quá ích kỷ với môi trường. Nếu là loại vật liệu như thế này có thể phân hủy nhanh thì sẽ rất hay
  • Tôi thắc mắc vì sao bạn không dùng túi nhựa mang từ nhà. Chúng dùng đủ bền lâu, có thể gấp gọn bỏ vào túi hoặc để trong xe. Có những túi tôi đã dùng nhiều năm rồi. Chỉ cần quên túi một hai lần rồi cố tình quay về lấy, chẳng mấy chốc sẽ thành thói quen. Ngoài ra còn có thể dùng các thùng giấy trống trên kệ trong cửa hàng. Cửa hàng thường để lại các thùng vận chuyển đã hết hàng; chỉ cần chuyển vài món sang thùng bên cạnh là có thể lấy một thùng trống miễn phí. Cửa hàng vốn cũng sẽ vứt chúng đi nên họ không bận tâm nếu mình mang về đâu (tôi đã hỏi rồi). Giờ đây việc tìm được cái thùng phù hợp lúc nào cũng giống như trò chơi nhỏ của riêng tôi. Nguyên tắc của tôi là tuyệt đối không bao giờ làm phiền nhân viên cửa hàng
  • Mọi người phóng đại mức độ gây hại của nhựa với môi trường. Khí thải từ 10 phút đi ô tô = tác động môi trường của hơn 10.000 túi nilon. Ở các nước phát triển, rác nhựa sinh hoạt hầu như không đi thẳng ra môi trường
  • Tôi đã ngừng dùng túi nilon cho nông sản. Cứ bỏ thẳng nông sản vào giỏ hoặc xe đẩy, rồi sau khi thanh toán thì cho trực tiếp vào túi mua sắm. Chỉ có các loại rất nhỏ như đậu Hà Lan là ngoại lệ
  • Cũng có túi tái sử dụng chuyên cho trái cây rau củ
    https://www.target.com/p/lotus-original-reusable-produce-bags-3ct/-/A-84622523
  • Đoạn nói là cho nông sản vào giỏ “nguyên như vậy” làm tôi thấy ấn tượng
• Tôi từng làm ở hai công ty lọc dầu. Họ tập trung vào việc dùng tiền mua chuộc chính trị gia để tạo ra cấu trúc xã hội mới có lợi cho doanh nghiệp, và trên thực tế hoàn toàn sẽ không có chuyện cải tổ hạ tầng để thúc đẩy những thay đổi xanh kiểu này
  • Người ta chắc cũng từng nói như vậy về ngành ô tô ngày trước. Trước kia cũng có những câu kiểu ngành xe ngựa sẽ không dễ dàng từ bỏ. Động lực khuyến khích rất quan trọng. Nhưng vấn đề bền vững căn bản cần tư duy nhìn xa hơn, trong khi hiện nay phản ứng của công chúng với các nhà hoạt động khí hậu lại tiêu cực, còn phương Tây và phương Đông thì chỉ bận đổ trách nhiệm cho nhau. Lý tưởng nhất là chính phủ nên đưa ra quy định sao cho ngay cả những công ty chịu thiệt ngắn hạn cũng vẫn có lợi. Nhưng tôi không biết liệu họ có ý chí làm vậy không. Nên rốt cuộc có lẽ bạn đúng
  • Nếu ở bên trong hệ thống thì thật không dễ để hình dung rằng nó thực sự có thể vận hành theo cách khác
• Các công ty thật sự có khả năng đáng kinh ngạc trong việc khiến chúng ta tin rằng chính chúng ta mới là thủ phạm chính gây ô nhiễm môi trường
  • Tôi luôn suy nghĩ về vấn đề này. Vợ tôi rất quan tâm đến môi trường nên đến cả lọ thủy tinh bị mốc cũng rửa cẩn thận để đem đi tái chế (chuyện hệ thống tái chế có hiệu quả thật hay không lại là vấn đề khác). Ý tưởng rằng nếu mọi người đều làm điều đúng thì thế giới sẽ tốt hơn nghe cũng có lý, nhưng bản thân tôi cũng có những ngày thấy phiền, hoặc đôi lúc cảm giác mọi thứ đều vô ích. Tuy vậy, tôi cũng tự hỏi có phải sự hoài nghi đó chỉ là do mình lười không. Thực ra việc có thời gian để <i>suy nghĩ</i> về hành vi thân thiện môi trường hay tái chế đã là một đặc quyền mà phần lớn chỉ người ở các nước tương đối giàu mới có. Một số nước đang phát triển thậm chí còn ngập trong tiêu dùng vô độ và ô nhiễm. Có rất nhiều điểm tranh luận khác nhau như hiệu quả thực sự của hệ thống tái chế, tác dụng của hành động tập thể, hay liệu doanh nghiệp mới là thủ phạm thật sự. Cuối cùng tôi vẫn cảm thấy muốn tạo ra thay đổi thì nhất định phải có sự thay đổi chính sách ở cấp chính phủ; chỉ với hành động cá nhân thôi thì rất khó tạo ra chuyển biến lớn nếu không có chính sách và tuyên truyền rộng rãi đi kèm
  • Doanh nghiệp sẽ không làm gì nếu không cung cấp thứ mà người ta muốn. Lý do tồn tại của doanh nghiệp là cung cấp sản phẩm khách hàng mong muốn. Điều kỳ lạ là mọi người lại né tránh trách nhiệm của bản thân và đổ lỗi cho bên bán hàng, trong khi doanh nghiệp vận hành đúng theo những gì người mua muốn. Nó giống như xu hướng đẩy trách nhiệm đi chỗ khác bằng cách nói rằng chỉ vì có “kẻ buôn ma túy” nên mới có người nghiện
  • Tôi đã nói điều này trước đây và lúc nào cũng bị downvote rất nặng. Nhưng tôi vẫn nói lại:
    • Doanh nghiệp có trách nhiệm tạo ra sản phẩm có thể tái chế
    • Người tiêu dùng có trách nhiệm không chỉ trong việc thải rác, mà còn phải bầu ra các chính trị gia có chính sách tích cực bảo vệ môi trường
    • Chính quyền địa phương có trách nhiệm vận hành các trung tâm tái chế và thúc đẩy cư dân có hành vi phù hợp
      Nói cách khác, chính <i>người tiêu dùng</i> mới là bên trực tiếp chịu trách nhiệm về ô nhiễm môi trường. Chỉ biết đổ lỗi cho doanh nghiệp là thái độ lười biếng và thiếu hiểu biết
• Nếu tôi vẫn còn ở tuổi 20 thì chắc tôi đã cực kỳ hào hứng với những vật liệu xanh như thế này. Giờ sắp bước sang tuổi 40, tôi thận trọng hơn. Để những vật liệu như vậy được phổ biến rộng rãi, trước tiên phải có thay đổi quan trọng nào đó về chính phủ, tổ chức dân sự, sức mạnh kinh tế hoặc thứ gì tương tự. Muốn lan rộng trên toàn cầu thì ít nhất cũng cần một động lực mới như các cơ chế khuyến khích. Dù chậm, nó vẫn nhất định phải là điểm khởi đầu
  • Tôi có suy nghĩ giống đến mức không thể chỉ nói là đồng cảm. Ngày trước tôi từng rất hào hứng khi đọc về những phát minh kỳ lạ ở bìa sau truyện tranh hay các sản phẩm mới trong Popular Science, nhưng giờ tôi აღარ tin những chuyện như thế này sẽ được giải quyết trong 5, 10 hay 20 năm tới. Dù vậy, tôi vẫn biết ơn vì có ai đó đang cố gắng
• Không biết có phải đây là đang tái phát minh cellophane không
  https://en.m.wikipedia.org/wiki/Cellophane
  • Tôi không phải nhà hóa học, nhưng xét cho cùng thì có vẻ gần như tương tự ở chỗ đều là màng cellulose, chỉ khác ở cách sản xuất
• Nhựa không phải là vật liệu giải quyết vấn đề cấu trúc, mà là vật liệu giải quyết vấn đề phân phối. Ví dụ như một chiếc Twinkie nằm trên xe tải nóng suốt cả tuần ở Texas mà vẫn không sao
  • Nhựa cũng được dùng rất nhiều cho các mục đích đóng gói ngắn hạn như hộp đồ mang đi, cốc nước, ống hút, v.v.
  • Ngày trước giấy phủ sáp cũng xử lý khá tốt rồi. Ngay cả bây giờ, khá nhiều loại bao bì thực phẩm vẫn có thể thay bằng giấy sáp
  • Tôi muốn trái cây của mình được bọc bằng loại nhựa phân hủy như thế này hơn là loại nhựa bền lâu. Thực ra những loại nhựa phân hủy sinh học như vậy rất phù hợp cho bao bì có thời gian sử dụng cực ngắn
  • Tôi không rành lĩnh vực này, nhưng nếu có loại nhựa vừa chịu được nhiệt và độ ẩm, lại vừa tan đi khi ngâm trong dầu mỡ hoặc không để lại cặn vô dụng thì nghe thật kỳ diệu. Nghĩ kỹ thì thứ đó có lẽ chỉ là một dạng dầu mỏ ở trạng thái rắn ở nhiệt độ phòng, nhưng trên thực tế cái người ta đang cố phát triển chắc không phải loại vật liệu cực đoan như vậy mà là một phương án thay thế hợp lý hơn
• Loại cây này là vật liệu cực kỳ dai. Trước đây tôi từng cắt vài nhánh để dùng làm củi cho smoker, và đó là loại gỗ rất lạ vì nó tách ra như sợi chỉ
• Một số người hoài nghi về vật liệu phân hủy sinh học, nhưng thành thật mà nói, chỉ 10 năm trước thôi cũng chẳng ai tin ống hút giấy sẽ thành chuẩn. Nếu thực sự làm được vật liệu hữu dụng từ phế phẩm thực vật như tàn dư cây nho, thì tôi nghĩ chúng ta sẽ có cơ hội thật sự để thay thế loại nhựa dùng một lần rồi bỏ quên
  • Tôi không thể tin được là có nhiều người đã bị hình ảnh thân thiện môi trường của ống hút giấy đánh lừa đến thế
  • Ống hút giấy rất tệ, và là ví dụ không phù hợp để phản bác sự hoài nghi với vật liệu phân hủy sinh học
• Tôi đã dùng túi vật liệu cellulose ủ phân được, nhưng chúng rất bất tiện vì chỉ trụ được khoảng 3 ngày sau khi đựng đồ vào. Mỗi lần đổi sang cuộn mới thì độ bền cũng khác nhau, và càng để lâu chúng càng phân hủy dễ hơn nên thời gian sử dụng thực tế càng ngắn
  • Tôi không dùng túi lót cho thùng ủ phân. Mỗi tối tôi chỉ việc đổ cả thùng đi rồi rửa luôn cùng bát đĩa. Tôi dùng thùng ủ phân bằng thép không gỉ nên rất dễ vệ sinh và không bị lưu mùi
  • Tôi để túi ủ phân kèm đồ bên trong vào ngăn đá tủ lạnh. Làm vậy thì không có mùi, đồng thời có thể vứt đi trước khi túi bắt đầu phân hủy. Tôi nhìn chung rất khuyến nghị cách này
  • Khoảng 3 ngày là thời gian đủ dùng rồi