Tài liệu: Nhựa phân hủy - Biodegradation Plastic

Ph n I :T NG QUAN V BIODEGRADATION

Ổ

Ề

ầ

PLASTIC.

ề

ớ

ệ ủ

ự ị ng t c khi các vi sinh v t trong môi tr ườ ự ự ậ ủ ế nhiên. S phân h y nh a có th đ t đ ể ạ ượ ủ ự ể ạ ế ng ti p c a nh a đ t o ra m t ch t g i là mùn tr , ít gây h i cho ạ ấ ọ ể ấ ơ ộ

I.1 Gi i thi u chung v biodegradation PLAstic. Nh a phân h y là nh a mà nó s phân h y hi u khí hay k khí trong môi ự ẽ tr ự ườ xúc và chuy n hóa c u trúc phân t ử ủ môi tr

ng. ườ

c phân h y sinh h c và th ng đ ủ ự ượ ượ ả ườ ấ ọ ừ c s n xu t ch y u ho c hòan ủ ế ậ ng t p ặ ườ ng. ngu n tài nguyên tái t o đ ạ ượ ệ ấ ị ậ ạ ớ c. Ngành công nghi p s n xu t bioPLAstics th ệ ả ườ ợ ổ ầ ư ả ượ ạ ệ ể ạ ồ ớ nh ng ngu n nguyên li u có th tái t o, làm đ i m i ổ c nh cây tr ng. BioPLAstics là nh a đ tòan t ồ trung vào vi c làm cho thu n ti n trong sinh ho t và phù h p n đ nh v i môi tr ệ c xem nh là “xanh” thi ph i th a mãn 2 yêu c u: Polyme đ ả ượ ỏ c t o ra t ộ ừ ữ l i đ ạ ượ ư - Hai là chúng ph i tr thành phân bón khi b phân h y. ủ ị - M t là chúng ph i đ ồ ả ở ụ ạ ề ừ ợ ư ồ ẩ i đ ầ nhiên. ự c nh tinh b t, xenlulo. ộ ỏ ẩ ủ ế ể ự ế ừ ượ ậ ồ ố ợ ượ ạ ổ c các tiêu chu n nh : v t li u sinh h c ph i đáp ng đ ọ ượ ư ẩ ả c, khí, ánh sáng, mui) ướ ặ ọ ố

ể ấ ặ ấ Hai đi u ki n này không ph thu c vào nhau. Có 2 lo i polymer: t ng h p và t ổ ệ ộ các ngu n có th ph c h i l c t o ra t nhiên đ Polymer t ượ ạ ể ụ ồ ạ ượ ự ả Polymer t ng h p thì d a vào các ch ph m c a công nghi p d u m . Bao bi sinh h c là s n ệ ọ ủ ự ợ ổ sinh v t (d ng 1) nhiên có th là các polymer đ c tách tr c ti p t ph m c a nguyên li u t ạ ệ ự hay polymer t ng h p t ấ ữ các monomer có ngu n g c sinh h c (d ng 2) hay các h p ch t h u ợ ừ ạ ọ ổ c bi n đ i (d ng 3). c thiên nhiên đ ế ơ Bao bi t ứ ừ ậ ệ  Tính ch ng th m (n ấ ố  Đ c tính quang h c (trong su t,…)  Tính co giãn  Có th đóng d u ho c in n d dàng  Kháng nhi t và hóa ch t, tính n đ nh ễ ổ ệ ấ ị

ng và có giá c c nh tranh. ớ ườ ả ạ ị ề ự ng tác gi a bao bì ữ ươ  Thân thi n v i môi tr ệ  H n n a bao bi ph i phù h p v i quy đ nh v bao bì th c ph m, t ớ ấ ượ ẩ ẩ ợ ả phân h y trong thiên nhiên, vì v y không nh h ả và th c ph m ph i đ m b o ch t l ả ả ể ự ủ ọ ng. Nh không s d ng các hóa ch t t ng h p, bao bì t ờ ẩ ng và an toan th c ph m. ả ọ ẽ ự ưở ậ ố ớ sinh h c s an tòan h n đ i v i ừ ng đ n môi ế ơ ợ ấ ổ i. ơ ữ ự V t li u sinh h c có th t tr ử ụ th c ph m và s c kh e c a con ng ỏ ủ ậ ệ ườ ự ứ ẩ ị ủ ử d ng nh ng t nhiên nh h phách, sen-lăc( ch t nh a cây ườ ự ư ổ ở ạ ả ờ i khai thác và s d ng t ấ c con ng ỏ ả ể ượ ự ườ i t th i Là mã và Trung c . Sau này th dân Châu ổ ữ ử ụ ổ ử ể ủ ặ ho c r t ừ ấ ữ c khi có nh ng s ng đ ng v t tr ộ ậ ướ ỹ ậ ể ị ả ế ườ ừ ờ ể ừ ừ ỗ

i Châu Âu, đúc đ trang s c và h p hoa đen đã đ ẩ ạ ạ ượ ứ ồ ộ ế ỷ ng m i hóa bioPLAstics ch b t đ u vào gi a th k 19. M t s n ph m bioPLAstic ạ ữ c ph bi n trong th k 18. ẩ ổ ế ộ ả ỉ ắ ầ ủ ướ ự ạ ữ ồ ế ỷ ộ ậ c s c nh tranh c a nh a t ng h p là gi y bóng kính cellophane, m t v t ấ ợ cellulose. Ngày nay nhu c u v v t li u nh a liên t c tăng và công ề ậ ệ ự ổ ầ ố ừ ự ụ ệ ề ế ầ ữ ự ừ ấ ồ ự ả ả ả ử ụ ớ ế ươ ớ ệ ế ạ ệ ch t th i ngày càng tăng nhiên và s d ng chúng làm ự ng lài, h a h n m t th h m i c a nh a ế ệ ớ ủ ộ  L ch s phát tri n c a nh a phân h y. ể ủ Các s n ph m polymer t ự ẩ m nh m ng, dung đ làm vécni), gutta-percha đã đ lâu trong l ch s phát tri n c a loài ng M đã c i ti n k thu t đ làm môi đ múc và mu ng t ỹ s n ph m ả hi n đ i.t ệ S th ự ươ v n đ ng v ng tr ẫ ứ li u có ngu n g c t ệ nghi p nh a là ự thành ph n quan tr ng trong n n kinh t . Cùng v i nh ng áp l c t ọ và gi m b t các ngu n l c có kh năng v tái ch các polymer t ự ề nguyên li u cho ch t o và công nghi p. Trong t ứ ẹ màu xanh lá cây s ra đ i. ờ ẽ

ủ

ự

ự

ng đ ọ

ữ ự ượ

ề ố ượ ả

ự c phân h y sinh h c và th ườ

ừ ấ ị ậ ạ ngu n tài nguyên tái t o đ ạ ượ ệ ự c. Ngành công nghi p s n xu t bioPLAstics th ệ ả ườ ợ ổ ấ ẻ ế ả ồ ẩ c ch bi n b ng cách phun ra t khuôn ho c các ph n ng nhi ớ ế ợ t. ệ ư ầ ượ ả ứ ừ ằ ặ

c. ộ ủ ượ

I.2 S khác nhau gi a nh a phân h y và nh a truy n th ng. c s n xu t ch y u ho c hòan BioPLAstics là nh a đ ặ ủ ế ấ ủ ậ ng t p tòan t ườ ồ ố trung vào vi c làm cho thu n ti n trong sinh ho t và phù h p n đ nh v i môi tr ng. Gi ng ệ nh h u h t các s n ph m nh a, bioPLAstics bao g m các polymer k t h p ch t d o và ph ụ gia đ ế ế Nh a phân h y có các thu c tính: ủ ự - Chúng phân h y đ c làm t - Chúng đ

nguyên li u tái t o. ệ ượ ừ ạ

c ch bi n đ thân thi n h n v i môi tr ng. ơ ệ ể ố ớ ứ ượ ự - Chúng đ ấ ẻ ườ ấ c v i nh ng thu c tính này. Ch t ộ ượ ớ ữ ệ ạ ố ấ ườ ấ ố ề ấ c và r t có h i v i môi tr ự ượ ừ ễ ề ố ề ấ i nh a và hi m khi đ i trong các l ự ướ ế ế ế Ch t d o hay nh a truy n th ng đ u không đáp ng đ ề d o truy n th ng r t khó đ phân h y, chúng đ ượ ạ ể ẻ t o đ ạ ớ ạ ượ và gây ô nhi m môi tr ườ t o, ch a nhi u cacbon trong nh a trái ng ứ ạ vi n b m c k t l ị ắ ẹ ạ ễ có thành ph n chính là các polymer t ầ ề c t o ra t nguyên li u hóa th ch không tái ủ ừ ng s ng vì chúng góp ph n làm tăng l ng ch t th i r n ả ắ ầ ượ c làm t ng.Nh a truy n th ng đ nhiên li u hóa th ch không tái ệ ạ c v i cách s n xu t nh a phân h y, cacbon vĩnh ủ ự ả ượ ớ ủ c tái ch . M t khác nh a phân h y ượ ặ ế ấ ễ ể ự nhiên nên r t d đ các vi sinh v t phân h y. ự ự ủ ậ

ợ

ủ

ộ ề ụ ủ ự i v môi ọ ả ử ằ ộ ư ộ ả ủ ặ i phóng vào không khí nh là m t khí nhà kính. ả nhiên nh : rau c ho c các s n ph m đ ng v t, ậ ư i phóng CO ạ ạ

ự ng c a ch t d o phân h y ph thu c vào cách s lý thích h p. Nh a phân ủ ộ ề ng do phân h y nh a gây ra là cacbon gi ự ch t li u t ủ ừ ấ ệ ự 2 trong giai đo n phát tri n, ch gi ỉ ả ể

ầ ả ấ ẻ ấ ậ

ộ ề ế ế ứ ướ ồ ự ủ ủ ườ ộ ấ ả ợ ể ử ụ ự ế ủ ng l n ớ ng s l ừ ủ

ượ ươ ấ ộ ố ả ng đ i nh b ng nh a h n h p. ế ộ ố ượ ố ắ ố ợ ộ ự ỗ ả ữ ơ ỏ ằ ấ ấ ẻ ể ễ ủ

I.3 L i ích c a nh a phân h y. ủ L i ích v môi tr ấ ẻ ợ ườ ợ h y không ph i là m t li u thu c tuy nhiên các nhà khoa h c cho r ng m t b t l ộ ấ ợ ề ố ủ tr ườ ủ Tuy nhiên ch t d o phân h y t ấ ẻ ẩ 2 trong giai đo n phân h y, vì v y cô l p COậ ậ ủ ụ ể ng c th không thu dòng khí th i cacbon dioxitde. Ch t d o phân h y yêu c u m t môi tr ườ ộ ủ c a đ m và oxi thích h p đ phân h y. có r t nhi u cu c tranh lu n v cacbon t ng s , ố ề ộ ủ ộ ẩ ổ ủ nhiên li u hóa th ch và s d ng n nhiên cho c trong ch bi n nh a phân h y ch t li u t ấ ệ ự ự ạ ệ ể i.Nh a phân h y có th dù nó có tác đ ng tiêu c c đ n ngu n cung c p th c ăn cho con ng ấ thay th d ng không phân h y trong các dòng ch t th i, làm phân tr n, là công c quan tr ng ọ ụ ế ạ đ chuy n h ể ướ ể ố ượ bãi rác. ch t th i khác t ấ ả Nh ng u đi m c a nh a phân h y: ự ủ ể ữ ư ng nh . - Tr ng l ẹ ọ ng đ i th p. - Chi phí t ố - Kh năng phân h y hòan toàn và đ y đ trong m t s phân tr n. ủ ầ ủ ng t - Thay vì c g ng tái ch m t s l ươ - Ch t d o phân h y có th d dàng k t h p v i các ch t th i h u c khác, qua đó cho ế ợ ấ

ơ ớ phép phân tr n có v th cao h n ch t th i r n. ị ế ả - Nh a phân h y làm gi m gánh n ng trong vi c phân h y và s lý ch t th i trong các ả ắ ệ ộ ủ ủ ử ặ ấ ả ự bãi rác. c xem nh m t kh năng khác trong vi c x - Vi c s d ng các ch t d o phân h y đ ệ ử lý ch t th i ngo i tr vi c đ t ra tro ho c chôn ch t th i xu ng đ t. ệ ử ụ ả ấ ấ ẻ ạ ừ ệ ố ủ ượ ặ ấ ư ộ ả ấ ả ố

ủ

ụ

Ứ

ể ụ

ủ ộ

ự ế thì c n ph i c nh tranh đ ả ạ ượ ớ ẩ ự ầ ề ữ ấ ờ ạ ế ệ ộ ẻ ể ấ ự ề ỗ ứ ị ườ ụ ể ệ ấ ứ ủ ề ề ng pháp phân h y nh a, ngoài ra còn có nh ng nghiên c u v ki m soát ệ ứ ứ ề ể ấ ữ ủ ự ế

ộ ả ờ ự ữ ủ ữ ẩ ố ủ c quá trình phân h y c a các s n ph m nh a theo ý mu n c a ả ứ ủ ủ ể ạ ẩ ể ể ượ ự

I.4 ng d ng c a nh a phân h y. ự c v i các BioPLAstics, đ có th ng d ng r ng rãi trong th c t ể ứ c phát tri n b n v ng nh các tính ch t: linh s n ph m nh a hi n nay. BioPLAstics ph i đ ả ượ ả ho t, đàn h i, đ d o và trên h t là tính b n. Các tính ch t này là đã giúp nh a truy n th ng ố ề ồ có ch đ ng trên th tr ủ ng, phát tri n và hòan thi n các tính ch t này là m c tiêu chính c a các nghiên c u ch t d o phân h y trong nhi u năm qua. Có r t nhi u nghiên c u hi n nay có ấ ẻ liên quan đ n ph ươ th i gian phân h y ủ nh a. M t trong nh ng m c tiêu c a nh ng nghiên c u này là đ t o ra m t s n ph m mà ụ ộ chúng ta có th ki m soát đ chúng ta.

Màng bao ph b ng nh a phân h y: ủ ằ ự ủ

ể ể ự ồ c đ t trên m t đ t xung quanh cây tr ng đ ki m soát s n tăng tr ưở ủ ệ ằ ọ ử ụ ệ ư ư ấ ấ ơ ủ ng c a Màng bao ph đ ặ ấ ủ ượ ặ đ m. Tuy nhien kh o nghi m b ng cách s d ng màng b c bao ph phân h y c d i và gi ủ ả ữ ộ ẩ ỏ ạ t đã cho th y nó th c hi n cũng nh các màng polyethylene trên các lo i cây tr ng cà chua và ự ớ ạ ấ ồ nh ng ch đ n gi n là c y vào m t đ t sau khi thu ho ch. Nó d dàng h n và nó làm đ t giàu ễ ạ ặ ấ ả ỉ ơ cacbon h n.ơ

Ph n II: BIODEGRADATION PLASTIC

ầ

ủ

ả ệ ự ấ ự ự ể ả ấ ả ấ ự ế ố ấ chính ngăn c n nh a phân ả ng đ i chúng. ị ườ ị ứ ườ ạ ố c s n xu t b ng hai hình th c: tiêm đúc, th ượ ả d ng các d nh ng đóng gói trái cây h u c và b s u t p túi cho lá ả ữ ơ ng ở ạ ộ ư ậ

ả ế ứ ữ ụ ỏ ấ c làm t ừ ệ ắ ẩ ề ồ ủ ể ẳ ư ự ậ ử ự ấ ẻ ủ ạ ặ ẽ ớ c chia ra và đ ng hóa b i các vi sinh v t .Tuy nhiên ch t d o phân h y đ ở ồ ủ ượ polymer c a nó quá l n và liên k t ch t ch v i nhau nên r t khó ặ ế ấ ẻ ộ ủ ớ ấ c làm t ừ ậ ử ễ ạ ộ ộ ượ ự ế c vì v y bioPLAstics đ ậ ế ệ ử ụ ấ c tiên tinh b t đ c thu l ứ ỷ ệ ớ ể ộ ặ tinh b t s b tr ộ ẽ ị ươ ề ượ ướ ướ ớ ộ ẩ ữ ạ ộ ữ c kh c ph c ụ ắ ộ ượ ộ cây ngô, lúa mì ho c khoai tây, sau đó vi sinh v t bi n nó thành axit làctic, m t ừ ặ ậ ế ế ặ ố c a axit lactic đ ử ủ ể ạ ươ ự ọ c th c liên k t thành chu i dài ho c polymer. ỗ Poly lactic axit (PLA). PLA có thể ươ ế ớ ẩ ượ ừ năm ự ra hi u qu trong vi c c y ghép. Tuy nhiên vì nó đ t h n nh a ng m i hóa t ạ ắ ơ ả ộ ậ ộ ườ ộ ế ế ệ ấ ở bên trong t c nuôi c y và nh a đ t ừ ế ạ ủ bào c a bào vi khu n có tên là ẩ c thu ho ch t ắ ự ượ ấ ấ các vi khu n và c y chúng vào cây b p và sau đó ự bào riêng c a nó. Ch t th i đ ng v t có c h i tr thanh nh a ấ ẩ ả ộ ơ ộ ở ẩ ấ ọ ế ấ ậ

ể ạ ườ ứ ượ c phát tri n t ự ẽ ớ ượ ể ể ả ộ ng đ i h c Waikato s cho phép các ch t th i đ ng ấ c phát tri n trong h n hai ơ ng đ i h c Waikato, các k s , ti n sĩ và th c sĩ Johan Verbeek, sinh viên Lisa vàn i tr c chuy n thành nh a có ích và phân h y. Quy trình m i đ ườ ạ ọ ả ữ ể ế ạ ư ậ ạ ộ

II .1 S n xu t nh a phân h y ự ấ ả c các nhà máy s n xu t d a trên các tài li u nghiên c u Nh a phân h y đ ủ ượ ứ đã có s n trong nhi u năm qua. Tuy nhiên chi phí đ s n xu t nh a phân h y ủ ề ẵ là r t cao, có nghĩa là chi phí s n xu t là y u t h y thay th nh a truy n th ng trên th tr ề ế ự ủ Nh a phân h y th ng đ ấ ằ ườ ủ ự v ti n ích th c ph m, và phim nh, th ườ ẩ ự ụ ệ cây và c trang trí, nông nghi p. S n xu t: trong n l c đ kh c ph c nh ng thi u sót, các nhà nghiên c u đã ỗ ự ể tìm cách phát tri n các s n ph m nh a phân h y đ ngu n tái t o, ủ ượ ả ờ nh th c v t ch ng h n, các ch t d o truy n th ng không phân h y ho c phân h y v i th i ố ạ gian dài là vì các phân t ớ đ lúa ậ ượ c t n công và chia nh b i các vi sinh v t.Tinh mì và tinh b t ngô có các phân t d dàng đ ỏ ở ượ ấ b t là các polymer t ng có ch a t nhiên. Các lo i cây ngũ c c và c th l n tinh b t. ộ ủ ườ ố ộ ự Tinh b t có th đ c s lí tr c ti p vào m t bioPLAstic nh ng m t đ c đi m c h u c a tinh ố ữ ủ ư ể ượ ử c làm t b t là d hòa tan trong n ế ng lên và bi n ừ ễ ộ d ng khi ti p xúc v i đ m, h n ch vi c s d ng c a nó. V n đ nay đ ế ủ ạ b ng cách s a đ i nh ng tinh b t vào nh ng polymer khác nhau. Tr ử ổ ằ ho ch t ạ monomer. Cu i cùng, các phân t Sau đó chúng liên k t v i nhau đ t o thành nh a g i là dùng cho các s n ph m nh ch u cây và ta dùng m t l n. nó đã đ ộ ầ ư ậ ả 1990, và m t s pha tr n đã t ộ ố ệ ấ ệ ỏ thông th ng nên nó đã không thành công trong vi c danh đ ủ c s ch p nh n r ng rãi c a ượ ự ấ i tiêu dùng.Nh a cũng có th đ ng c s n xu t b i vi khu n. m t cách làm polymer phân ự ể ượ ả ườ ẩ h y liên quan đ n vi c s n xu t h t nh a t ự ừ ấ ạ ệ ả ủ polyhydroxyalkanoate (PHA). Vi khu n đ ẩ ượ vi khu n. Các nhà khoa h c đã l y gen t ừ s n xu t nh a trong các t ủ ự ả phân h y.ủ M t nghiên c u đ ộ ạ ọ v t đ ậ ượ ủ năm do tr ỹ ư ế den Berg, có th bi n rác th i b a ăn đ m đ ng v t nh máu và lông thành m t lo i nh a ự ộ ạ phân h yủ

ấ ẩ ẩ ả ế ị ị ấ ự ể ạ ủ ế ạ ậ ệ ộ ả ể ả ử ụ ấ ườ ự ng. Các v t li u chúng ta có th s n xu t có th m nh c a polyethylene-nh a ấ

ế ủ ự ị ư ế ể ả ậ ệ ớ ấ ự ố ự ế ằ ậ

t Nam, chúng ta đa s n xu t đ ả ủ ự ấ ượ ệ ủ ướ ự ự ủ ấ ả ư ườ c ngòai. Công h y theo công nh công ngh s n xu t ấ ể ự ng, nh ng trong quá trình s n xu t có thêm ch t ph gia đ bao bì nh a có th t ả ấ ả ư ấ ẫ ệ ả ự ạ ng. Th i gian đ m t bao bì nh a phân h y là t ờ ừ ự ự ườ ơ ộ ể ộ ờ ế ư ả ấ ẩ ặ ị ừ ầ ướ ầ ơ ự ự ủ ủ ấ h y cao h n bao bì nh a th c 30 t n bao bì nh a t ừ ơ c các khách hàng trong n ng xá TAX và S Y t c Italia, Đ c, Anh, Pháp theo đ n đ t hàng c a khách hàng. Trong 6 tháng đ u năm 2005, ủ h y. Tuy nhiên, giá thành c a bao bì ẩ ượ h y này ch a 15-20%. Do đó, lo i bao bi nh a t ư ự ự ủ ự ạ c chu ng. Hi n Công ty ALTA (thông qua m t nha phân ph i) ố ộ ệ ướ ử ụ h y vào s d ng TP.HCM đ đ a bao bì nh a t ự ự ủ ặ ấ ng t ườ ộ ở ệ ớ ể ư ươ ế

ng xá TAX đã đ t hàng 16 t n bao bì nh a t h y đ đ a vào s c m t, Th ắ ướ ươ ấ ế ọ ộ ị ượ ượ ổ ườ ử ớ ữ ỏ ộ ấ ẻ ữ ấ ẻ ẽ ạ ấ ề ệ ả ầ ạ ệ ạ ồ ơ

ấ ẻ ng pháp ch t o ch t d o hi n nay. ừ ươ ơ ng đã có nh ng lo i ch t d o làm t ạ ế ạ các v t li u t ậ ệ ự ệ ư ắ ớ ấ ẻ ủ ệ ủ ấ ẻ ắ ả ầ ỏ ể ạ ấ ẻ ố ầ ể ng th c v t có th d dàng đ ọ ấ ẻ ng trong vong 5 năm t i. b ng cách s d ng tiêu chu n đùn nh a và tiêm khuôn máy móc. Ti n sĩ Verbeek r t hài lòng ằ vì s d ng ch t th i có giá tr th p đ t o ra m t s n ph m có giá tr cao mà không gây ô ử ụ nhi m môi tr ễ đ c s d ng ượ ử ụ trong chai s a và các túi nh a siêu th nh ng nó phân h y hòan tòan. Ti n sĩ Verbeek nói ữ ẽ protein là polymer đ chúng tôi bi n chúng thành nh a. ông d ki n r ng các bioPLAstic s phù h p v i t m PLAstic nông nghi p, khay cây gi ng, ch u cây và th m chí c sân golf (c c ọ ợ phát bóng). Vi c nh a phân h y theo công ngh c a n Ở ệ c bao bì nh a t ty c ph n văn hóa Tân Bình ( công ty ALTA) đã s n xu t đ ấ ượ ổ ả ầ ng t h y t ngh n c ngoài.Công ngh s n xu t bao bì nh a t ự ư ự ự ủ ươ ệ ả ệ ướ bao bì th ể ụ ấ ấ phân h y. Quá trình s n xu t v n cho phép in n lên bao bì s n ph m nh các lo i bao bì ẩ ủ 3 tháng đ n lâu h n tuy theo nh a thông th ủ ế ạ ộ phân h y, rã ra thành m t lo i b t yêu c u c a khách hàng. Sau th i gian trên, bao bì nh a t ủ ự ự ầ ủ h y càng phân h y nhanh h n. ng y m khí nh bãi rác, bao bì nh a t m n. Trong môi tr ơ ủ ự ự ủ ườ T đ u năm 2003 đ n nay, công ty ALTA đã s n xu t và xu t kh u m t hàng này qua các ấ ế n ứ Công ty ALTA đã xu t kh u đ nh a t ự ự ủ đ ượ đã làm vi c v i Th trong ử cu c s ng. Tr ặ ự ự ủ ể ư ộ ố c cách d ng trong siêu th .Các nhà khoa h c thu c Đ i h c Hoàng đ London (Anh) đã tìm đ ạ ọ ụ ế chuy n đ i đ t c bi l n, đ ng có trong nh ng lo i cây m c nhanh và c thành m t phân t ọ ể ạ đ n v i cái tên polymer, và dùng nó đ ch t o ra ch t d o.Vi nh ng lo i cây này không c n ầ ể ế ạ ế ớ ph i chăm bón và không c n nhi u đ t đ m c, vi c dùng chúng s n xu t ch t d o s ít b ị ả ấ ể ọ ph n đ i nh dùng các lo i cây tr ng khác đ làm nhiên li u cho xe h i. Bên c nh đó, chu ể ư ố ả trình s n xu t ấ ả v t li u m i l i c n ít năng l ng h n so v i các ph ậ ệ ớ ạ ầ ượ M c dù trên th tr ế nhiên nh b p, ti c ị ườ ặ ữ thay nh ng lo i ch t d o nay l i không phân h y nhanh chóng. Phát hi n c a các chuyên gia ạ ữ ạ Anh không nh ng c t gi m vi c s d ng d u m đ t o ch t d o mà còn có kh năng cho ả ữ ấ ẻ ệ ử ụ ng ph i i nhà. Ch t d o có ngu n g c d u m th nh a t i làm phân tr n t phép con ng ả ồ ỏ ườ ộ ừ ự ạ ườ ượ m t r t nhi u năm đ phân h y, nh ng v t li u làm t đ c ể ễ ấ ấ ự ậ ừ ườ ậ ệ ư ủ ề ặ phân h y trong vòng vài tháng. Theo các nhà nghiên c u, ch t d o sinh h c m i s có m t ớ ẽ ứ ủ trên th tr ị ườ ớ

ố ấ ệ ọ ụ ể ả ọ ớ ạ ệ ề ứ ấ ẻ ạ ử ụ ơ ng, có kh năng phân h y sinh h c và ít đ c h i h n. ả ủ ế ạ ờ ố ể ọ ạ ứ ể ệ ự ủ ấ ằ ặ ấ ng.PLA s đ ọ ưở ộ ắ ủ ạ ấ ể ậ ệ c dùng làm v t li u ượ ử c s t b đ t trong c th và các ậ ẫ ụ ộ ố ứ ọ ượ c c. Nguyên li u s n xu t PLA ấ ệ ả t, lo i polymer này có th ạ ệ ẽ ượ ộ ầ ế ị ặ

ờ ể ả ố ấ ừ ầ ả ự ẻ ộ ờ ự ẻ ả ứ ấ ữ ệ ạ ả ự ẻ ả ượ ử ụ ể ấ ộ

c đó, PLA đ ứ c: lên men và ti n hành ph n ng trùng h p, r t ph c ả ứ ế ợ ướ ử ụ ệ ể ằ ẩ ấ ộ ấ ỉ ợ ủ ấ ộ ấ ồ ư ả ồ ề ả ườ ứ ả ấ ạ ứ ế ầ ằ ạ i đ ng đ u nghiên c u trên cho bi ệ ệ ộ ế ượ ế ợ ả ấ ả ấ ộ ấ ử ụ ầ ằ ọ ỏ ằ ố ưở ườ ủ ề ạ ượ ệ ả ồ ầ ả ỏ ờ Các nhà khoa h c Hàn Qu c đã ch t o ra m t lo i polymer dùng đ s n xu t ra lo i ch t ấ ộ ạ c ng d ng nhi u trong đ i s ng d a trên công ngh sinh h c không s d ng nhiên d o đ ự ẻ ượ ứ li u hóa th ch. Nghiên c u này có th giúp s n xu t ra lo i ch t d o thân thi n h n v i môi ả ệ ấ ạ tr ộ ạ ơ ườ Chìa khóa c a nghiên c u này chính là acid polylàctic (PLA), m t lo i polymer sinh h c đ ộ nhiên và có th tái t o đ s n xu t b ng ngu n nguyên li u t ồ ạ ượ ả là b t b p ho c nh ng ch t giàu tinh b t nh b t lúa mì. Đ c bi ư ộ ộ ặ ữ phân h y sinh h c trong vòng 2 tháng đi u ki n lý t ệ ở ề đ s n xu t bao bì phân bón, th c ph m và các lo i bát đĩa dùng m t l n. Nó cũng đ ẩ ự ể ả d ng trong m t s ng d ng y sinh nh ch ph u thu t, các thi ơ ể ư ỉ ụ t b truy n thi ề ế ị ư thu c. So v i th i đi m ra đ i cách đây vài năm, giá c nh a d o PLA đã gi m xu ng nh ng ớ ố i, đ i nghiên c u đã thành công trong nó v n đ t h n nh a d o s n xu t t d u h a. Hi n t ắ ơ ẫ ỏ vi c đ n gi n hóa quá trình s n xu t PLA, giúp gi m chi phí s n xu t. Đi u nay có nghĩa là ệ ơ ả ề ấ ả ch ng bao lâu n a chúng ta có th nhìn th y nh a d o PLA đ ờ c s d ng r ng rãi trong đ i ẳ s ng.ố c s n xu t qua 2 b Tr ấ ượ ả ấ ướ t p và t n kém. Nh ng b ng cách s d ng công ngh chuy n hóa vi khu n E. Coli, đ i ộ ư ố ạ nghiên c u thu c Tr ể ng ĐH KAIST (Hàn Qu c) và công ty hóa ch t LG Chem đã phát tri n ườ ố ứ thành công quy trình s n xu t PLA và các ch t đ ng trùng h p c a nó ch qua m t giai đo n là ạ ấ ồ ả quá trình lên men tr c ti p. Đi u nay giúp gi m chi phí s n xu t ra PLA và ch t đ ng trùng ả ự ế h p (g m mu i làctat), tăng kh năng đ a vào s n xu t đ i trà lo i polymer này. GS. Sang ố ợ t: “B ng cách phát Yup Lee thu c ĐH KAIST, ng tri n m t chi n l c k t h p công ngh chuy n hóa và công ngh enzym, chúng tôi đã phát ể ể ộ tri n thành công quy trình s n xu t m t giai đo n, s n xu t PLA và các ch t trùng h p c a nó ể ợ ủ ạ hi u qu ”. . “Polyester và các polymer khác mà chúng ta s d ng h ng ngày h u nh đ ư ượ c ả ệ ấ ng s n xu t d u m b ng quá trình tinh ch hay các quy trình hóa h c”.Ý t s n xu t t ả ế ấ ừ ầ ả polymer t i do lo ng i ô ạ sinh kh i có th tái t o thu hút đ c s quan tâm c a nhi u ng ượ ự ể ừ ư c xem nh nhi m môi tr ng và suy gi m c a ngu n nguyên li u ngày càng tăng. “PLA đ ễ m t s thay th tuy t v i cho nh a d o s n xu t b ng d u m nh kh năng phân h y sinh ộ ự ấ ằ ủ ệ ờ i”. h c và ít đ c h i h n đ i v i s c kh e con ng ườ ọ ủ ự ẻ ả ỏ ườ ế ộ ạ ơ ố ớ ứ

ấ

ự

ượ

ủ ầ

ả ế

ộ ớ ị ủ ể ủ ệ ng h n polymer do nguyên li u hóa th ch thông th ề ng d a trên cách th c ph ng tiên ơ ệ ả ề ươ ườ ự ứ ạ ấ ệ ở t đ t o 1kg c th c hi n b i giáo s ư ầ ự ứ ượ c tính r ng năng l ượ ằ ng hóa th ch c n thi ạ c tính giá tr kho ng 50- ị ế ể ạ ướ ả ả ạ ệ ự ấ ạ ớ ế ệ ế ế ủ ọ ệ ả ố ố

ng và chi phí cho s n xu t nh a phân h y: II.2 Năng l Các nhà nghiên c u khác nhau đã ti n hành đánh giá chu kì tu n hoàn r ng l n ứ c a polyme phân h y đ xác đ nh xem các polymer phân h y có nhi u hi u qu v năng ủ l ượ s n xu t. nguyên c u đ ả Gerngros ướ polyhydroxyalkanoate(PHA) là 50,4MJ/kg, Akiyama cũng ng nhiên li u hóa th ch trong kho ng 54 - 56,7 59MJ/kg.Polylactide (PLA) có chi phí năng l ệ ượ MJ . Natureworks th c hi n s n xu t 1kg PLA v i 27,2 MJ nhiên li u hóa th ch và d đoán ự con s này có th gi m xu ng 16.6MJ/Kg ể ả polypropylene , polyethylene l

th c v t th h k ti p c a h . Ng ng khá cao 85,9 và 73,7MJ/kg t m c năng l i c l ượ ạ i ươ ứ ng ng. ở ự ậ ượ ạ ở ứ

ể ượ ượ c gi m h n n a b ng cách lo i b các b ng có th ấ c phát tri n, m c tiêu th năng l ứ ặ ướ ư ằ ồ ạ ấ ệ ả ượ ạ ỏ ấ ấ ồ ạ ầ ả ạ ở ấ ấ ơ ượ ầ ả ạ ủ ả ệ ớ ả ộ ằ c đo b ng ng oxi chúng tiêu ẩ ề ấ ạ ộ ng tái t o. ngu n nguyên li u tái t o (PHA,PLA,tinh b t) cũng ạ ủ c đo b ng l ằ c. ho t đ ng c a vi khu n k khí và s l ị ả ủ ấ ượ ụ ặ ượ ể ượ ạ ộ ố ượ ng ự ượ ượ ẩ

ộ ề ấ ắ ơ ố ế ử ụ ủ ư ầ ầ ố ớ c thay th s d ng r ng rãi trong đ i ờ ị ườ ng ự ư ậ 2-10 l n so v i nh a hóa d u truy n th ng. nh ng v i chi phí nh v y, ề ủ ả ộ ự ầ ủ ng và các chi phí liên quan đ ượ ớ ườ ấ ẻ ấ ẻ ế ầ ủ ơ ế ề ề ự ơ i tiêu ủ ế ị ườ ớ ự ủ ế ộ ế ấ ứ ả ng th c s n xu t có chi ứ ả ự ủ ẽ ả ớ ề ủ ạ ự ươ ứ ộ ơ ả ử ụ ộ ố ố ườ ấ ẩ i Úc, các trung tâm nghiên c u (CRC) th c ph m và khoa h c s n xu t bao bì là d a vào cách s d ng tinh b t c b n,pha tr n v i ớ ự ạ ể ả i đa hóa l ấ ẻ i ích v môi tr ề ủ ng c a ch t d o phân h y. ấ ợ ủ ườ ả ữ ơ ấ ẻ ợ ủ ỗ ấ ợ ế ữ ơ t c các s n ph m h u c , ấ ả ộ ỗ ượ ử ụ ấ ể ả ẩ ế ậ ớ ng lai g n có th thi ệ ả ầ ượ ấ ộ c s d ng đ gói t ng dây phân compost quy mô l n trong đó bao bì ộ ườ c đ a vào s n xu t nông c tr n l n làm m t. k t qu là phân compost đ ả ế ả ượ ư ấ ẻ ng vào phát tri n nh ng nguyên li u đ s n xu t ch t d o ệ ể ể ướ ể ả ữ ể ấ ể Ngày nay,công ngh s n xuát PHA đang đ ụ ệ ả c lên men, ho c b ng cách dùng ch t th i đ ả ượ ơ ữ ằ ả th c ph m làm nguyên li u s n xu t. vi c s d ng các lo i cây tr ng khác nh ngô, mía ệ ử ụ ự ẩ ng d ki n s có năng l đ ng th p h n yêu c u s n xu t PHA b i quá trình lên men, bã ơ ự ế ẽ ườ ở c s d ng nh m t ngu n năng l mía đ ng tái t o. vi c s d ng các lo i cây tr ng khác ượ ư ộ ượ ử ụ ệ ử ụ ồ ng th p h n yêu c u s n xu t PHA b i quá trình ng d ki n s có năng l nh ngô, mía đ ượ ự ế ẽ ườ ư lên men, bã mía đ c s d ng nh m t ngu n năng l ồ ư ộ ượ ử ụ Có nhi u polymer phân h y s n xu t t ệ ồ ấ ừ ề c nh tranh v i s n xu t nguyên li u chính là Ngô.M c đ phân h y nh a đ ứ ộ ạ nhi u cách . Các ho t đ ng c a vi khu n arobic có th đ ủ th ho c l ng cacbon dioxide nó s n xu t đ khí mêtan thoát ra. -PLA, PHA có chi phí s n xu t đ t h n và ch a đ ư ượ ả s ng so v i nh a hóa d u truy n th ng. s n ph m nh a phân h y hiên nay trên th tr ớ ự ố ẩ ả ầ ng đ t h n t th ắ ơ ừ ườ ng. n u các tác đ ng nh a truy n th ng không ph n ánh đ y đ tác đ ng c a nó đ n môi tr ộ ề ố ự c xem xét đ y đ thì ch t d o truy n th ng s có đ n môi tr ẽ ườ ế chi phí nhi u h n và nh a phân h y s có th c nh tranh h n v i ch t d o truy n th ng trên ể ạ ề ng. n u chi phí là m t rào c n l n đ n s thu hút c a nh a phân h y đ n ng th tr ế ự dùng thì bi n pháp gi i quy t v n đ đó là nghiên c u tìm ra các ph ệ phí th p đ s n xu t nh a phân h y. t ấ ấ ể ả Qu c t ấ ọ ả ố ế nhi u lo i polymer khác đ t ti n đ s n xu t ch t d o. ắ ề ề Compost có th là chìa khóa đ t ể ố ể m t trong nh ng tr ng i l n đ phân compost ch t th i h u c là h n h p phân h y bao bì ộ ạ ớ ở ể ữ do đó toàn b h n h p ch t th i k t thúc chu kỳ trong bãi rác. nh a không có lãi v kinh t ự ả ế ề B ng cách đ m b o ch t d o phân h y đ ấ ẻ ủ ả ằ trong t t l p m t đ ể ươ và v t li u đ ộ ẫ ậ nghi p, do đó có th chuy n h ệ phân h y.ủ

ạ

ủ

ạ ủ ủ

ự ủ

ấ ẻ ấ ng : th y phân phân h y ch t ự ự ị ườ ầ ẫ ể ấ ủ ượ ệ ộ ỷ ệ ấ ủ ủ ạ ỏ ợ ổ ế ấ ự ể ng c a ủ ườ c s d ng đ ượ ử ụ ụ ấ ự ề ạ ể ượ c ấ ổ ế ề ng suy thoái và phân h y nhanh h n OBP nh ng chúng ph i đ ượ ử ụ ủ ư ả ướ ị ượ ả ệ ế ố ụ c s d ng ph bi n trong nhi u ngành công nghi p. ệ c thu th p ậ ượ c ấ ậ ơ ả ố ố ố ế ị ế ế ơ ả ự

II.3 Các lo i nh a phân h y. Có hai lo i chính c a ch t d o phân h y trên th tr ủ d o(HBP) và oxo - nh a phân h y (OBP). C hai đ u tiên s tr i qua s suy thoái hóa h c ọ ẽ ả ủ ả ẻ ng ng. đi u này d n đ n s tan rã th ch t c a nh a và b ng cách th y phân và oxi hóa t ự ươ ứ ủ ằ ự ế ề ượ c c a nó. Sau đó tuân theo s phân h y nh a. OBP đ ng phân t gi m đáng k tr ng l ự ử ủ ể ọ ả nh các h p ch t c a các kim lo i chuy n ti p c th l ế ụ ể th c hi n b ng cách thêm m t t ự ằ (s t, mangan, coban và niken) đ c s d ng ph bi n vào s n xu t bình th ả ượ ử ụ ắ polyolefin(PE và PP) và polystyrene. Các ch t xúc tác và các ch t ph gia đ ấ đ y m nh quá trình suy thoái nh a phân h y. các ch t xúc tác, ph gia có nhi u lo i và đ ủ ạ ẩ ph bi n r ng rãi trong thiên nhiên,đ ổ ế ộ HBP có xu h vào m t đ n v phân compost công nghi p. k t qu cu i cùng thì gi ng nhau, c hai đ ộ ơ chuy n đ i thành carbondioxide, n ể ổ t h n và có th đ t c th c hi n v i thi ệ ể ượ ố ơ ki n y m khí nh ng OBP thì không. HBP có th đ ư ệ

c và sinh kh i. OBP ít t n kém h n, có tính ch t v t lý ướ t b ch bi n nh a . BHP th i ra metan trong đi u ề ớ ệ ngu n tài nguyên nông nghi p ự c làm t ừ ể ượ ế ồ

ạ ầ ặ ộ ừ ỏ c s d ng bao g m : PHA(polyhydroxyalkanoates), ồ hai ngu n. ng đ ư ộ ố ượ ử ụ ườ

nh ngô, lúa mì, mía hay tài nguyên hóa th ch (d u m ) ho c pha pha tr n t m t s polymer th ồ PVA( polyvinyl ankyl), PET (polyethylene terephthalate), PCL (polycaprolacton), PLA (acid polylactic), PHBV(polyhydroxybutyrate-valerate)

ự ạ  Nh a phân h y cũng có th đ ủ  Hydro- biodegradable. Đ u tiên nh a s đ ể ượ ự ẽ ượ c chia thành các lo i sau: c phân h y theo s t ủ ầ ớ ướ c (có tham gia c a quá trình th y phân), sau đó có s tham gia c a vi sinh v t. ng tác v i n ậ ủ ự ủ  Photo- biodegradable. Đ u tiên nh a s đ ự ươ ủ ự ươ ủ ộ ầ ọ ặ ờ ng tác v i ánh sáng ớ ậ ự ẽ ượ m t tr i (m t quá trình g i là photolysis), sau đó có s tham gia c a vi sinh v t.  Oxo-degradable. M t s công ty đã tuyên b h có th t o ra m t ph gia mà có th c phân h y theo s t ủ ự ể ạ ụ ộ c b sung vào các s n ph m nh a truy n th ng giúp nó phân h y đ ộ ố ả ự ẩ ố ể ả c. các s n ỡ ụ ủ ỏ ơ ủ ể ầ ủ ượ ự ễ ủ ả ố ậ ệ ẩ ế ả ỡ ẩ đ ờ ượ ư ế ự ủ ể ự ự ng sinh kh i polymer và nh a không bao gi ố ng tác v i vi sinh v t. ố ọ đ ề ượ ổ ph m này tr thành oxo - phân h y. ph gia cho phép các v t li u nh a d phá v khi ở ẩ c thành các thành ph n nh h n đ đ vi khu n phân h y chúng tuy ti p xúc v i n ớ ướ ế nhiên vi khu n không th th c s phá v các s n ph m này. k t qu cu i cùng là có ẩ d l ả ủ c phân h y nh k t qu c a ư ượ s t ự ươ ậ ớ

ọ ệ ư

Ệ Ả ọ

Ấ ủ ế ừ

Ộ Ố Ậ ậ ệ

ừ

ộ ồ ẵ ẻ ề

ề ở

ớ ộ ố ề ể ượ ế

ả ộ ố ạ ạ

ộ

c quan tâm trong nh ng năm g n đây. PLA đ ộ ấ ừ ự ượ ữ ầ

c s n xu t t ượ ả ượ ộ ắ ặ ơ

ạ ớ ườ ư ấ ộ

ẫ tinh b t đã có ch đ ng trên th tr ư ượ ử ụ ộ ấ

ng, giá c th p h n so v i plastic truy n th ng. m c dù có ị ườ ặ ỗ ứ ề ả ấ ượ ớ ố

c s d ng r ng rãi nh s hoài nghi ế ề ả ẫ ộ

i tiêu dùng, chi phí nguyên li u, chi phí k thu t. Đ v ư ượ ử ụ ể ượ ỹ

t qua nh ng rào c n đó ứ ư ự ả ề ệ ữ ả

ệ ư ế ụ ữ ở ộ ạ ể ổ

ự

II.4 M T S V T LI U S N XU T POLYMER PHÂN HU . Ỷ polymer sinh h c ch ng h n nh : tinh b t, ộ Hi n nay, v t li u bao bì sinh h c ch y u t ẳ ạ ậ ệ ừ cellulose, protein, pullulan, gelatin… và các monomer t các ch t h u c lên men.V t li u t ấ ữ ơ tinh b t: đây là ngu n nguyên li u phong phú, có s n và r ti n. Tinh b t có 2 thành ph n là ầ ộ ệ Amilose và Amilopectin. Trong t ủ ngũ c c, m t s lo i rau c và nhiên, tinh b t có nhi u ộ ố ạ ộ ự c k t h p v i plastic truy n th ng, đ c bi m t s lo i đ u. H t tinh b t có th đ ệ ế ợ t k t h p ố ặ ạ ộ ố ạ ậ ợ c phân h y b i vi sinh v t, vi sinh v t s s d ng tinh v i polyolefins. Khi đó plastic s đ ậ ẽ ử ụ ậ ẽ ượ ớ ủ ở b t, làm tăng đ x p t o kho ng tr ng làm m t tính nguyên v n c a m ng plastic. Có 3 lo i ạ ẹ ủ ấ ố ộ polymer ph i ố ạ tr n: polyhydroxylalkanoates(PHA), polylacticacid(PLA), thermoplastic tinh b t(TPS). Ba lo i s lên men tinh b t này đang đ ộ ng h n plastic. M c dù nh ng (ch y u là tinh b t b p). lo i polymer này tiêu t n ít năng l ữ ố ủ ế c s d ng r ng rãi do chi phí ng nh ng v n ch a đ polymer này r t thân thi n v i môi tr ệ ng. nó s n xu t còn cao. Polymer TPS là polymer 100% t ừ ả có u đi m là: chi phí năng l ư ơ ể nhi u u ề ư đi m nh ng v n còn nhi u rào c n khi n chúng ch a đ ư ể c a ng ậ ườ ủ chúng ta ph i có nh ng chính sách nh sau:- đ a ra nh ng nghiên c u m r ng v vi c đóng ữ ư ả gói bao bì có b sung khí quy n.ti p t c nh m vào các m t hàng c a hàng t p hóa, các s n ắ ph m trái cây, rau, s n ph m snack cho tr em và th c ph m cho v t nuôi trong nhà.-Tìm ng nh : các ki m s đ ng tình , ng h c a các t ư

ặ ẩ ch c có quan tâm đ n v n đ môi tr ế ẻ ổ ứ ẩ ộ ủ ủ ậ ề ự ồ ẩ ế ả ủ ườ ấ

ng đ i h c, cao đ ng, các t ẳ ổ ứ ề ế ạ ự

ườ ệ ạ ọ ở ề ấ ch c khác có quan tâm đ n v n đ này. Nh n m nh vào s ấ ấ ự ng và s ti n ích c a nh a i không quan tâm đ n môi tr ườ ự ệ ủ ế ườ

tr ti n ích b i vì có r t nhi u ng sinh h c.ọ

)

ậ ệ ậ ệ

ạ ắ

ỏ i ta s n xu t PLA ắ ề ấ ề c s d ng ph i th a mãn đi u ả ượ ử ụ c và d u. Ng ấ ườ ầ ướ ả

II.4.1. V t li u PLA (Poly lactic axit Nh ng v t li u đóng gói b ng plastic v ng ch c, s ch đ ữ ữ ằ ki n: không đ t ti n, nh , không th m khí, không th m n ệ d a vào ngu n nguyên li u t ự

ấ tinh b t b p. ộ ắ ẹ ệ ừ ồ

ấ ậ ệ

c đ c xay và cán sau đó s đ Quy trình s n xu t v t li u PLA ả ẽ ượ ườ ượ

ặ

i thành c u trúc vòng g i là lactid. H p ch t lactid này s đ ng hóa thành các dextrin. Các dextrin này s đ c ẽ ượ lactic ử ấ

ề c trùng h p t o chu i polymer m ch dài. Đ có nhi u c cô đ c, lúc này 2 phân t c làm s ch qua ạ ẽ ượ ể ạ ỗ

ổ ạ ấ ổ ặ ộ ề ằ

ẽ ng ho c đ trong. B ng cách thêm vào nhi u ch t b ẽ ượ ậ ệ

ể ẩ

ử ụ ườ ẫ ặ

ng tác v i n ặ ượ ỹ ề

c gia c h y đi ủ ng nh ng v n có nhi u khía ề ư c nên nhi u thu c tính ộ ớ ướ c s d ng ượ ử ụ 0F (45.50C). c nhi ế ề ặ t đ t ệ ộ ố ả

c tái ch l ậ ầ ụ ị ườ t qua nhi B p đ ắ chuy n thành axit lactic qua quá trình lên men. Và r i s đ ồ ẽ ượ ể s k t h p l ấ ợ ọ ẽ ế ợ ạ quá trình ch ng c t sau đó chúng s đ ẽ ượ ợ ạ ấ ư lo i thì ta có th thay đ i phân t l ể ử ượ sung ta s có v t li u PLA sau đó v t li u này s đ c bán cho các công ty và nó s đ ẽ ượ ậ ệ công thêm đ cho ra s n ph m cu i cùng. Sau m t th i gian s d ng thì PLA s đ ả ố ộ ẽ ượ ờ i. m c dù có nhi u ích l ho c đ i đ i v i môi tr ợ ố ớ ề ế ạ i quy t. ví d : tinh b t r t d t c nh k thu t c n gi ộ ấ ễ ươ ụ ả ạ c a PLA ph thu c r t nhi u vào đ m. đi u này có nghĩa là PLA s không đ ề ộ ấ ẽ ộ ẩ ủ . m t khác PLA ch u đ ng chai l trong th tr i đa là kho ng 114 ị ượ ọ t đ này thì PLA s tan ch y n u v ả ệ ộ ế ượ ẽ

II.4.2. V t li u PHA (Polyhydroxyl alkanoates)

ậ ệ

PHA là m t v t li u polymer khác có nhi u h a h n. polymer này đang đ c ề ứ ẹ ộ ậ ệ ượ

t đ n s t n t i c a PHA t ứ ể ế ế ế ự ồ ạ ủ bào vi khu n. nhi u lo i PHA đ c t ng h p t ừ các ngu n cacbon, vi sinh ọ ượ ổ ế ề ẩ ạ ồ ợ ừ nghiên c u đ thay th cho bao bì plastic.Các nhà sinh h c đã bi năm 1925 trong t v t h u c khác nhau và qua các quá trình gia công. ậ ữ ơ ng pháp đ t ng h p nên PHA : ươ ợ  ph ng pháp lên men g m: tr ng các cây tr ng nh b p r i thu ho ch,tách chi ể ổ ồ ế t ạ ồ cây tr ng sau đó lên men đ ồ ng trong t ườ ứ ử ồ i phóng PHA sau cùng là cô đ c và ph i khô trong khuôn.  Có 2 ph ươ glucose t t ế ặ ư ắ ồ bào có ch a PHA, r a và xoáy đ o ả ế ơ  Quá trình t ng h p d a vào s phát tri n PHA trong t ự ế ừ bào đ gi ể ả ổ c theo đu i, quá trình này gi ng v i quá trình đã mô t ợ ự ổ ể ố ượ ạ ớ ộ ượ ử ụ ng.. ồ ậ bào cây tr ng là m t k thu t ộ ỹ ồ trên nh ng b qua ỏ ư ả ở ng l n dung môi đ trích ly nh a t cây ự ừ ể ớ ấ ố ượ ề ộ ư ủ ủ đang đ i ta s d ng m t l giai đo n lên men. Ng ườ tr ng, sau đó tìm cách lo i dung môi đi do đó r t t n kém v năng l ạ ự ả nhiên thì nó s t ấ phân h y thành CO

2 và n

ể ượ ặ ậ ự ủ ợ phân h y c a nó r t là cao và d t ng h p. ề c. đi u ễ ổ ướ ẽ ự M t u đi m c a PHA so v i PLA là kh năng t khi đ ườ này giúp nó có nhi u ng d ng trongcu c s ng. ủ c đ t vào môi tr ề ứ ớ ng sinh v t t ụ ộ ố

II.4.3. V t li u TPS (Thermoplastic starches)

ậ ệ

ộ ằ ự ệ ẻ ọ ữ ứ ệ ậ ệ ể ộ ắ ố ộ ạ ể ư ữ t d o.Thermoplastic starches đã có c ượ c phát tri n trong ngành công nghi p polymer sinh h c. nh ng polymer này đ tinh b t b p, lúa mì,khoai tây. Thermoplastic starches (TPS) khác PLA và PHA là ượ c ộ ợ ợ ớ ộ ượ ng. ơ ạ ượ ứ năm 1977. nh c nghiên c u t c ng tinh b t có th ể ộ c nhu c u th tr ị ườ ầ ứ ừ ượ ườ ủ ạ ng, d b rách ễ ị c phân h y hoàn toàn b i vi sinh v t. Starch/ vinyl alcohol t và không đ ổ ủ ậ ể ượ ượ ượ ớ ự ở ạ ẽ ạ ủ ệ ề ộ ầ ủ ứ l ỷ ệ ề ạ ạ ớ ộ c sôi. ướ ẽ ơ l ỷ ệ tinh b t đ AM/AP nh h n 20/80 s đ ỏ ơ ậ ẽ ượ ữ ậ ệ ế ủ ể ạ V t li u TPS là v t li u b ng tinh b t có ch a nh a nhi ậ ệ nhi u b ề ướ t o ra t ừ ạ chúng không qua giai đo n lên men. Đ có nh ng thu c tính gi ng nh plastic, TPS đ tr n v i các v t li u t ng h p khác. ậ ệ ổ -Tinh b t liên k t v i các polymer t ng h p khác, v i hàm l ế ớ ớ ổ l n h n 50% s t o nên các lo i plastic mà đáp ng đ ẽ ạ ớ -EAA(copolyme là ethylen- acrylic acid): đ đi m c a lo i plastic này là nh y c m v i s thay đ i c a môi tr ạ ả tr copolymers: tùy vào đi u ki n gia công, lo i tinh b t và thành ph n c a copolymes s t o nên nhi u lo i plastics v i hình d ng và ho t tính khác nhau. Plastic ch a tinh b t có t AM/AP ạ l n h n 20/80 s không hòa tan ngay c trong n ả ớ c hòa tan t ng Còn plastic ch a tinh b t có t ừ ộ ứ l c phân rã b i vi sinh v t trong nh ng v t li u này t l ph n. t ỷ ệ ộ ượ ỷ ệ ầ ngh ch v i hàm l ng c a AM/ ph c vinyl alcohol. Đi m h n ch c a nh ng v t ủ ậ ữ ượ ớ ị li u này là giòn và nh y c m v i đ m. ạ ả ở ứ ớ ộ ẩ ệ

ơ ế ự ủ  Thành ph n t  C ch t nhiên: dù đ ượ ắ ở ấ ư ạ ẫ ị enzim ngo i bào c a vi sinh v t. h y: c che ch n b i c u trúc m ng nh ng v n b phân h y b i ủ ở ậ c phân h y do s h p th b m t c a vi sinh v t, t o b ầ ự ạ  Thành ph n t ng h p đ ầ ổ ụ ề ặ ủ ự ấ ủ ậ ạ ề ặ ố ự  Aliphatic polyester: tinh b t cũng có th đ ủ ợ ượ m t tr ng cho s phân h y các thành ph n t ủ ộ ầ ự ể ượ ấ ạ ớ ự ệ i v i s hi n di n c a các ả ể ệ ủ ấ ị ướ nhiên. c c u trúc l c nh các polyester béo. Polyester béo có đi m tan ch y th p khó t o ạ ư ẽ ả t d o và th i t o hình. Khi tr n tinh b t v i polyester béo s c i ệ ẻ ổ ạ ộ ộ ớ polymer k n thành v t li u nhi ậ ệ

c nh c đi m này. M t s polyester béo thích h p là: poly - ể ượ ộ ố ệ ượ ạ ừ ủ ả ứ caprolactone Ɛ ợ các ph n ng c a các glycol ủ ư ư ẽ ả ộ ướ ơ ứ ủ ạ ế ắ ẩ ỏ ể ệ ệ ồ ồ ạ ườ ượ ệ ự ạ ả ừ ế b p. Ngu n nguyên li u b p có th ngu n nguyên li u này h n ạ ừ ấ ộ ng do khi phân h y nó không t o ra các h p ch t đ c. ợ ứ ằ c ti n hành vào ngày 1-11-2005, 114 tri u thùng ch a b ng c… rau qu , dâu tây, th o d ả ượ ẻ ạ ả th hi n rõ r t. thi n đ và các copolymer c a nó, ho c các polymer t o thành t ặ nh 1,4- butandiol v i m t s acid nh succinic, adipic,sebacic, azelaic, dicanoic, ớ ộ ố decanoic, brassillic. S k t h p này s tăng thu c tính c , gi m s nh y c m v i ớ ự ế ợ c và tăng kh năng phân h y. Đã có nh ng nghiên c u thay th bao bì plastic t n ả ữ các ch ph m d u m sang d ng bao bì plastic t ầ ừ ắ th a mãn nhu c u l n c a bao bì plastic.V t li u làm t ỏ ậ ệ ầ ớ ủ ch vi c ô nhi m môi tr ế ệ ủ ễ Vi c thay th đ u tiên đ ế ầ ế ệ c s d ng hàng năm cho các đ i lý bán l plastic đ ượ ử ụ hi u qu kinh t ệ ả ế ể ệ ệ

ậ ệ ừ

cellulose ệ

c và h u h t dung môi ế ạ ấ ầ ủ ừ ạ ề ượ ử ụ ướ ổ ế ố ữ c s d ng cho nhi u lo i th c ph m b i tính ch ng th m d u, kh năng ngăn ở ầ ng đ ẩ ẩ ố ủ ủ ộ c ph m t ượ ớ ủ ể ấ ặ ớ ố ằ ậ ộ ượ ạ ậ ệ ớ ả ể ẩ ự ả ạ ử ụ ọ ộ ư ể ậ c.Ngoài ra cellulose acetate đ ộ ể ạ ễ ớ ế ợ ạ ấ ậ ệ ử ụ ừ ọ

II.4.4 V t li u t Cellulose là ngu n nguyên li u phong phú, không hòa tan trong n ồ h u c .Cellophane (gi y bóng kính) là m t trong nh ng d ng ph bi n c a bao bì t ộ ữ ơ cellulose, đ ấ ả ự c n s t n công c a vi khu n và tính trong su t c a nó. Cellophane th ườ ủ ả ự ấ l p ngoài v i nitro ớ cellulose hay là acrylate đ tăng kh năng ch ng th m m c dù l p ph này không đ c phân h y b i vi sinh v t. Chúng ta có th bao gói bánh mỳ b ng celophane- m t lo i v t li u phân ủ ở h y sinh h c dùng bao gói th c ph m, lo i v t li u này có giá c c nh tranh v i plastic thông ạ ậ ệ ủ ể ng, m t u đi m khác là nó có th phân h y nhanh sau khi s d ng, th m chí nó có th th ể ủ ườ c k t h p v i tinh b t đ t o nên plastic d phân h y ăn đ ượ ế ợ ủ ượ b i vi sinh v t.Cellulose cũng k t h p v i chitosan t o màng có kh năng th m khí và th m ấ ở ớ cellulose s d ng đ n ể ướ b o qu n m t s lo i rau qu d b h h ng nh dâu tây, đào, chu i, n m…. ấ ả

ả c cao.Đ ng cong phân h y c a plastic sinh h c V t li u bao bì t ủ ủ ả ễ ị ư ỏ ậ ườ ộ ố ạ ư ả ố

Chitin và Chitosan

ượ ổ

h y t ự ủ ừ ợ

ạ ợ c t ng h p ch y u t ệ ấ ử ủ ế ừ ả ạ ẽ ạ ạ ơ ọ ể ạ ặ ợ

III Bao bì t Chitin đ ề ữ côn trùng, tôm, cua, n m s i, là 1 lo i composit b n v ng làm b khung bên ngoài b o v cho chúng. Chitin khi kh nhóm acetyl s t o thành chitosan. ộ Chitin và Chitosan là 2 lo i polymer có đ c tính c h c phù h p đ t o d ng màng và d ng ạ s i.ợ

III.1 Chitin:

ặ ọ : (C

8H13NO5)n

Tên hóa h c: Poly-N-Acetyl-D-Glucosamin ho c (1,4)-2-Acetamido-2-deoxy-β-D-Glucan. Công th c phân t ứ ử

Chitin Công th c phân t ứ ử

III.2 Chitosan:

ọ : (C Tên hóa h c: Poly-(1,4)-2-Amino-2-Deoxy-β-D-Glucan. 6H11NO4)n Công th c phân t ứ ử

Chitosan Công th c phân t ứ ử

ộ ố ậ ệ

III.3 M t s v t li u khác: ể ở

ị ớ i quy t v n đ môi tr ả ề ườ ế ấ Anh đã phát tri n 1 lo i dung d ch m i, có tính th c ti n và an toàn v i môi ớ ệ ấ ự ễ ả ằ ộ ườ ằ ế ả ệ ắ ứ ộ ủ ế ệ ẫ ả ọ ả ấ ơ ư ộ ượ ạ ậ ằ ủ M t công ty ạ ng cho hàng tri u t n rác th i b ng polymer gây ra. tr ng, gi ng, l B ng vi c c t đ t các liên k t cacbon trong polymer góp ph n làm gi m phân t ử ượ ầ thay đ i thu c tính d n đ n vi c chúng có th b phân h y nhanh chóng. M t b c đ t ộ ướ ộ ổ ể ị phá m i khi các nhà khoa h c phát tri n bao bì t ệ ộ t đ nhi t h n: Có kh năng phân h y ố ơ ớ ủ ở 0F, hay đ n gi n nó có th phân h y d ấ i m a, các vi sinh v t trong đ t, th p đ n 33 ủ ướ ế polymer phân h y cho ra CO ừ th i khí và đúc thành khuôn. So sánh v i polymer t ể ể 2 và H2O. Polymer t ớ c t o ra b ng cách ép đùn, ả d u m thì giá thành r h n kho ng tinh b t đ ỏ ừ ầ ẻ ơ ổ

ạ ẩ ư ng dùng bao gói các th c ph m khô nh socola, ự b p và các axit béo ng ố ộ ườ ữ ườ ạ ằ ằ ừ ắ ủ ọ ượ ư ố ậ ệ ạ ườ ự ẩ ấ ộ ạ ạ ứ tinh b t và protein, sau khi s d ng có th nghi n nh làm th c ử ụ ứ ể ượ ừ ề ỏ ộ ưỡ ng trong nó khá cao. khoai tây: Các ch ph m trong ngành ch bi n khoai tây có th t n d ng làm c vi khu n th y phân thành đ ủ ể ậ ụ ườ ế ế ẩ ầ ế ế ẩ ẩ các ph ph m này đ ượ ả ộ ừ ờ ề ấ ẩ 32cent/pound. Các lo i bao bì này th i ta có th t o k o, bánh,… B ng cách ph i tr n gi a protein t ể ạ ẹ c a chu ng h n ra 1 lo i resin b ng cách ép đùn thành màng phân h y sinh h c đ ơ ộ plastic. V t li u này khi đ t cháy không cho ra các ch t đ c h i. Các lo i màng này ng dùng bao gói các th c ph m đông l nh, các lo i bánh, th c ăn nhanh… Các th ạ c làm t polymer ăn đ ăn cho gia súc b i thành ph n dinh d ở Plastic t ừ plastic. Tinh b t t ng glucose, sau đó lên men nh vi khu n lactic cho ra s n ph m là axit lactic, s y khô và nghi n thành b t ộ ẩ đ t o thành 1 d ng PLA plastic b ng kĩ thu t ép đùn. ậ ể ạ ạ ằ

III.4 Màng polymer t

ủ

phân h y: ự ẩ

ầ ả ể ủ ả ườ Vi ở ệ ự t d o (PE, PP, PVC) hi n nay. V t li u chính dùng trong s n xu t màng polymer t ệ ự ấ ứ ố ấ ụ ợ ế ệ ộ t đ thích h p. Ti p đ n, v t li u đ ế t đ khác nhau. Sau khi đ ạ ể ạ ng h p và ch t phân ợ ấ ợ ươ ự ồ ế ị ề ả t b th i màng đ t o thành ề ủ ậ ệ ặ ạ ể ạ ế ị ổ ậ ệ ể ạ ị ể ạ ỏ ộ ủ ậ ệ ứ ớ ụ ấ ả ố m, dinh d ủ ộ ng d ng cho m i nông tr t Nam. u Ư Có th nói đây là s n ph m đ u tiên c a ngành s n xu t v t li u polymer ấ ậ ệ ủ ng gi ng nh màng và túi đ ng b ng ằ đi m chính c a nó là không gây ô nhi m môi tr ư ố ễ ể ự nhi ệ ẻ ấ ả ậ ệ tr ng th p) và tinh b t s n. phân h y là nh a LDPE (low density polyetilen – polyeylen t ủ ộ ắ ỷ ọ ậ ệ ự Ban đ u, nhóm nghiên c u cho LDPE, tinh b t s n và 1 s ch t ph gia tr n v t li u c c ộ ầ ộ ắ c đùn ép trên máy đùn tr c vít có 3 vung nhi đ u ụ ậ ệ ượ ệ ộ ề ở c b sung ch t tr t đi u khi n nhi ể ợ ấ ấ ợ ươ ượ ổ ề tán, nh a h t đi qua máy chém h t đ t o h t compound. Ch t tr t ng h p đóng vai trò ạ ự ạ quy t đ nh v kh năng ph i tr n và s đ ng đ u c a v t li u. Cu i cùng, h t compound ố ố ộ đi qua máy ép phun đ t o v t li u đ nh hình ho c qua thi màng m ng. Có th t o ra các màng có đ dày khác nhau theo yêu c u c a ng Nhóm nghiên c u đã ph v t li u m i này trên các lu ng l c t ạ ạ Hòa Bình. K t qu cho th y nó có tác d ng gi ưỡ và di ứ i s d ng. ườ ử ụ ng Thanh Hà, ườ ng cho đ t, ch ng xói mòn ế ữ ẩ ố ở ộ t c d i. Sau 4 tháng, toàn b màng polymer phân h y 100%. Hi n h đang m r ng ệ ỏ ạ ọ ụ ầ ủ i Nông tr ấ ệ ng l c, bông ngô và thu c lá trên toàn qu c. ố ườ ạ ọ ố

III.4.1 T

ươ

ề ả ườ

ọ ượ

ế ậ ệ ặ

ng lai c a polymer sinh h c: ệ ế ố

c coi tr ng, nh ng đ c tính v t li u và giá c ư ọ ặ ầ quan tr ng. H u h t các polymer sinh h c đ u có các đ c tính g n ọ ề ộ ộ ồ ặ ụ

ủ ể ầ ặ ượ ộ ơ ằ ề ầ ả ề ạ ừ ớ ng s n ph m này ít nh h ả ng đ n v n đ giá c , n u s n xu t chúng v i s l ả ế ả ấ ấ ề ấ ưở ẽ ấ ơ ẩ ả ủ ứ ượ ọ ợ ọ ệ ứ ư ụ ệ ạ ẩ ậ ệ ế ọ ậ ệ ự ế ắ ằ ố ả ữ ặ ậ ệ ươ ố

ề ự ự ặ ẻ ơ ọ ỏ ằ ượ ị

ủ ng ngày càng đ V n đ thân thi n môi tr ấ v n là nh ng y u t ọ ầ ẫ ữ gi ng v i polymer truy n th ng. Nh ng đ c tính này (đ co giãn, đ đàn h i…) ph thu c ộ ố ữ ề ớ ố ng pháp gia công. vào nguyên li u thô và ph ươ ệ t tr i h n 1 chút Ngày nay, giá c a nhi u lo i v t li u sinh h c có th g n b ng ho c v ọ ạ ậ ệ so v i PET và PA, ngo i tr PHA có giá g p 10 l n polymer truy n th ng. Tuy nhiên, do ố l ớ ố ượ ng ế ượ l n thì giá c c a chúng s th p h n. ớ Các nghiên c u khoa h c đã tìm ra 1 l ng l n các v t li u sinh h c thích h p cho bao bì ớ th c ph m nh ng vi c ng d ng chúng v n còn h n ch . Chúng ta không mong vi c thay ẫ th hoàn toàn v t li u truy n th ng b ng v t li u sinh h c trong 1 th i gian ng n. Tuy ậ ệ ờ ng lai khi mà nh ng đ c tính và giá c nhiên, v t li u sinh h c th c s là v t li u c a t ọ ậ ệ ủ ươ ng đ c a chúng t ng ho c r h n v t li u truy n th ng. ề ậ ệ ươ ủ III.4.2 Cách t o màng b c chitosan: ạ c nghi n nh b ng máy đ gia tăng b m t ti p xúc. * Chitosan đ ề ặ ế ể ề * Pha dùng d ch chitosan 3% trong dùng d ch axit axetic 1,5%. ị * Sau đó b sung ch t ph gia PEG - EG 10% (t

1:1) vào và tr n đ u, đ yên m t lúc ề l ỷ ệ ụ ể ấ ộ ộ ổ

c nung nóng nhi ượ ở ệ ộ t đ ượ c nâng nhi c). ể c m t v bóng có m u vàng ngà, không mùi v , đó là l p màng ớ ị đ lo i b t khí. ể ạ ọ c quét đ u lên m t ng inox đã đ * Sau đó đem h n h p thu đ ộ ố ợ ỗ 64-65oC ( ng inox đ ơ ướ ượ ố * Đ khô màng trong vòng 35 phút r i tách màng. i ta thu đ * Lúc này ng ầ ượ chitosan có nh ng tính năng m i u vi t. ề t b ng h i n ệ ằ ồ ộ ỏ ớ ư ườ ữ ệ

ố

ủ

ự

ự

ọ ể

ẩ ố

III.5 Bao bì đ ng th c ph m b ng x p PS phân h y sinh h c: ọ ằ ớ ể ạ

ủ ng pháp m i đ t o ra x p phân h y ươ ố

ệ ở ể ộ ố ng kính kho ng 5µm và styrene Trung Qu c đã phát tri n 1 c đ ụ ướ ườ ớ ắ ả ệ ươ ướ ượ ọ ọ ng pháp m i g n các h t nh a h p ph n ự ấ c khi đ c polymer hóa đ t o PS. ạ ủ ấ ế ạ ở ể ạ c, các h t polymer n ra, phá h y c u trúc polymer thành ớ ướ ủ ng, phân h y ọ ậ ệ ẻ ơ ẽ ị ườ ố Các nhà khoa h c Trung Qu c đã phát tri n 1 ph sinh h c.ọ Hi n nay, các nhà khoa h c thu c ĐH khoa h c công ngh ph ạ tr Khi lo i PS này ti p xúc v i n b t sau đó s b phân h y sinh h c. X p PS r h n các v t li u thông th ộ nhanh h n và không b m t tính năng trong khi dùng. ủ ị ấ ơ

t 2 nhà kinh doanh tr c a M là Eben Bayer và Gvin Mcintyre đã ế ẻ ủ ạ ượ ả ệ ả ấ ể ự ự ủ ằ

t Nam, công ty Phú Hòa (B n Tre) đ a ra bao bì t n d ng t ừ ư ế ồ ngu n ph li u bã mía, ế ệ ộ ự c, h p đ ng ậ ụ ấ ộ ơ ướ ự ế ả ố

III.6 M t s v t li u khác: ộ ố ậ ệ Hãng tin AFP cho bi ỹ ch t th i nông nghi p và n m, thay th c s n xu t t phát tri n 1 lo i bao bì đóng gói đ ế ấ ừ ấ thùng đ ng hang làm b ng nh a polystyrene. Lo i bao bì này khi phân h y không sinh ra ạ CO2 gây hi u ng nhà kính. ệ ứ Vi Ở ệ x d a. Công ty nh a Ti n Thành (TP.HCM) s n xu t h p c m, ly u ng n ơ ừ bánh bao t

nguyên li u b t b p. ệ ộ ắ ừ

ậ ế ng bao bì Bioplastic nói riêng và v t li u polyme t ớ ự ư ờ ố ậ ệ ệ ườ ụ ấ ớ ứ ề ệ ả ự ủ ệ ấ phân h y còn có giá thành khá cao, ắ ắ ằ ự ề ề ể ộ ng lai. K t lu n ủ Do tính thân thi n v i môi tr phân h y ệ nói chung có ti m năng ng d ng r t l n trong nhi u ngành công nghi p cũng nh đ i s ng. ề V i công ngh s n xu t hi n nay, vi c s n xu t polyme t ấ ệ ả ớ v n ch a th thay th hoàn toàn nh a truy n th ng. Nh ng có m t đi u ch c ch n r ng đây ư ố ẫ s là v t li u c a t ẽ ư ế ậ ệ ủ ươ

M t s s n ph m bioplastic ộ ố ả ẩ

ệ :Đ ng Th Anh Đào ị ạ ọ ả ậ ả ố ỹ Tài li u tham kh o: Giáo trình k thu t bao bì-đ i h c qu c gia tphcm -tác gi ố Các trang web:www.scribd.com;www.123doc.com;www.Hoahocngaynay.com