Trung QuốcGiới khoa học Trung Quốc đã chế tạo thành công nhựa sinh học hoàn toàn làm từ tre, góp phần vào kế hoạch ba năm “dùng tre thay nhựa” của chính phủ nước này.
Tương tự ngô và bã mía, tre là nguyên liệu được ứng dụng trong sản xuất nhựa sinh học. Tuy nhiên, nhựa sinh học từ nguyên liệu này thường được phối trộn thêm nhựa thường gốc dầu mỏ, tăng độ bền. Với đặc tính ưa nước, nguyên liệu từ tre không tương thích nhiều với nhựa nguyên sinh (vốn kỵ nước), dẫn tới độ bền của sản phẩm cuối vẫn thấp hơn kỳ vọng.
Mới đây, các nhà khoa học từ Đại học Lâm nghiệp Đông Bắc Trung Quốc đã thành công chế tạo một loại “nhựa” mới từ tre, không cần phối trộn thêm, nhưng bền hơn nhựa gốc dầu mỏ. Sustainability Times ngày 12/10 gọi đây là cuộc cách mạng “biến tre thành nhựa” của giới khoa học Trung Quốc, mở thêm hướng đi cho các giải pháp bền vững thay thế nhựa.
Một công nhân lâm nghiệp chặt cây tre ở huyện An Cát, tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc, vào tháng 4. Ảnh: China Daily
Vật liệu này được gọi là “Bamboo molecular plastics” (BM-plastics). Haipeng Yu, Dawei Zhao và nhóm nghiên cứu phát triển một phương pháp thay đổi cấu trúc vật liệu ở cấp độ phân tử, dựa vào dung môi cồn (ethanol).
Theo đó, tre được cắt mảnh, tách cellulose và thu hồi lượng gel cấp phân tử. Lượng gel này được ngâm trong dung dịch ethanol 12 giờ, nhằm cắt các liên kết hydro của cellulose, đồng thời kích thích phân tử tái tạo liên kết, “lắp ráp” lại thành một loại vật liệu bền chắc.
Qua thử nghiệm, loại nhựa tre này có độ bền hàng đầu so với các loại nhựa sinh học (PLA, PHA), hay nhựa gốc dầu mỏ (PET, ABS). Thêm vào đó, loại nhựa này chịu được nhiệt trên 180 độ C, với tính năng uốn dẻo, ứng dụng được trong các công đoạn ép phun, đúc khuôn.
Quy trình làm nhựa từ tre. Ảnh và đồ họa: Nature
Bên cạnh các chỉ số cơ học, nhiệt học vượt trội, loại nhựa mới có thể phân hủy sinh học hoàn toàn. Trong thử nghiệm, một mảnh nhựa tre kích thước 2 x 4 cm, dày 1 mm, phân hủy hoàn toàn trong đất ở nhiệt độ 25 độ C trong 50 ngày.
Trường hợp được thu gom và tái chế, vật liệu này có thể tái chế vòng kín, tức thành phẩm sau tái chế có chất lượng gần như tương đương vật liệu ban đầu.
Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho các giải pháp thay thế nhựa ứng dụng trong các ngành công nghiệp, ví dụ xây dựng. Trước đó, tre được pha trộn trong vật liệu nhựa tổng hợp, nhưng không được ứng dụng vào các công trình cơ sở hạ tầng bởi tính bền kém.
Nhóm tác giả cho biết, chi phí sản xuất loại nhựa này ước tính hơn 2.300 USD mỗi tấn, khả thi để nhân rộng ở quy mô công nghiệp. Họ kỳ vọng phương pháp mới có thể chuyển đổi nguồn tre dồi dào thành vật liệu hiệu suất cao, thân thiện môi trường, góp phần giảm ô nhiễm nhựa.
Nỗ lực của giới khoa học Trung Quốc phù hợp với mục tiêu của chính phủ nước này, với định hướng dùng tre thay nhựa, góp phần tiến tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 (Net Zero) vào năm 2060. Họ là quốc gia sản xuất và xuất khẩu sản phẩm tre lớn nhất thế giới, với quy mô hơn 7 triệu ha rừng tre, tương đương diện tích quốc gia Ireland.
Trung Quốc khởi động kế hoạch ba năm nhằm thúc đẩy ngành công nghiệp tre thay thế nhựa từ năm 2023. Trong đó, với diện tích trồng tre quy mô 666 km 2, huyện An Cát (Chiết Giang) được chọn làm địa phương kiểu mẫu cho mô hình này.
Tại huyện trên, tre đã thay thế nhựa trong nhiều sản phẩm một lần, gồm dao, kéo, bàn chải đánh răng, lược. Tại các căng tin công quyền, khay nhựa cũng được thay bằng tre.
Ô nhiễm nhựa là vấn nạn toàn cầu. Sản lượng nhựa liên tục tăng theo cấp số nhân kể từ những năm 1950, dự báo đạt 1,2 tỷ tấn vào năm 2060. Tỷ lệ tái chế chưa đến 10% khiến lượng lớn nhựa thải thẳng ra bãi chôn lấp và đại dương, phân mảnh thành các vi nhựa dai dẳng xâm nhập vào hệ sinh thái và chuỗi thức ăn của con người.
Bảo Bảo (theo Sustainability Times, Nature, China Daily)