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