Posts

Nhật Bản phát triển thành công nhựa sinh học có thể hòa tan trong nước biển

/in /by

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã phát triển thành công loại nhựa sinh học mới không chỉ bền mà còn có khả năng phân hủy nhanh chóng trong nước biển và có thể sản xuất hàng loạt trong tương lai.

Tạp chí khoa học ACS Bền vững Hóa học và Kỹ thuật Mỹ công bố, các nhà khoa học tại Đại học Kobe (Nhật Bản) và một số tổ chức khác đã thành công trong việc tạo ra loại nhựa sinh học mới được làm từ axit polylactic, một loại polyester có nguồn gốc từ các loại tinh bột như mía và ngô.

Axit polylactic còn được biết đến là polylactide có thể làm vật liệu thay thế cho nhựa từ dầu mỏ. Tuy nhiên, vật liệu này khá giòn và khó tạo hình, đồng thời không dễ phân hủy. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại polylactide có khả năng phân hủy, được gọi là LAHB, nhưng khó sản xuất hàng loạt.


Nhựa sinh học có thể tan trong nước biển. (Ảnh: Kyodo)

Để vượt qua những hạn chế này, nhóm đã sử dụng một loại vi khuẩn được gọi là dehydrogenase lactate để sản xuất nhựa, thông qua việc biến đổi gene, họ đã thành công trong việc sản xuất hàng loạt LAHB. Kết quả là một loại nhựa sinh học mới, trong suốt và có khả năng phân hủy nhanh chóng trong môi trường nước biển.

Giáo sư Seiichi Taguchi thuộc Đại học Kobe, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, sự phát triển của nhựa sinh học mới “sẽ giúp ngăn chặn nóng lên toàn cầu và đã đưa sáng kiến ​​sản xuất sinh học của chính phủ lên cấp độ công nghiệp.

Nghiên cứu của các nhà khoa học tại Đại học Kobe mang lại hy vọng một ngày nào đó các đại dương trên thế giới có thể sẽ không còn rác thải nhựa.

Chính phủ Nhật Bản hy vọng sẽ tăng mức sử dụng nhựa sinh học của nước này lên khoảng 2 triệu tấn vào năm 2030. Đồng thời đặt mục tiêu giảm 25% lượng rác thải nhựa có thể phân hủy và đến năm 2035, tái chế hoặc tái sử dụng 100% các loại rác thải nhựa, bao gồm rác thải nhựa sinh hoạt và rác thải nhựa công nghiệp.

Theo Chương trình Môi trường của Liên hợp quốc (UNEP), với hơn 400 triệu tấn nhựa được sản xuất mỗi năm và chỉ khoảng 10% được tái chế, việc phát triển nhựa sinh học có thể là một bước quan trọng trong việc giảm ô nhiễm nhựa toàn cầu. Mức độ phát thải khí nhà kính từ sản phẩm nhựa được dự báo sẽ tăng lên 19% của ngân sách carbon toàn cầu vào năm 2040, nhưng với những nỗ lực như nghiên cứu này, chúng ta có thể hướng tới một tương lai sạch hơn và bền vững hơn.

Duy Trinh (t/h)
https://vietq.vn/nhat-ban-phat-trien-thanh-cong-nhua-sinh-hoc-co-the-hoa-tan-trong-nuoc-bien-d220389.html

Phát triển thành công nhựa sinh học từ bùn thải

/in /by

Nhóm nhà khoa học Đại học Sài Gòn phân lập hai chủng vi sinh vật có trong bùn thải nhà máy giấy để tạo nhựa sinh học.

Nghiên cứu được TS Hồ Kỳ Quang Minh, giảng viên khoa môi trường cùng 10 cộng sự thực hiện từ năm 2020 với mục tiêu tạo ra nhựa sinh học có khả năng phân hủy trong 30 ngày. Công trình còn hướng đến tái chế chất thải thành nguồn nguyên liệu hữu ích theo mô hình nền kinh tế tuần hoàn.

Theo TS Minh, trong nước thải (bao gồm bùn thải) các nhà máy sản xuất giấy, thủy sản, đường mía… có chứa nhiều chất hữu cơ. Mặc dù môi trường nước thải khá khắc nghiệt, chứa nhiều độc tố nhưng vi sinh vật hoàn toàn có thể thích nghi với cơ chế tổng hợp, tích lũy một dạng polymer (nhựa sinh học) trong cơ thể.

Nhóm nghiên cứu sử dụng mẫu nước và bùn thải của một nhà máy sản xuất giấy tại Tiền Giang, phân tích các chủng vi sinh vật trong môi trường. Bằng các phương pháp phân lập, định danh, loại trừ những vi khuẩn có khả năng lây bệnh, nhóm cho ra kết quả hơn 100 chủng vi sinh vật có khả năng tạo nhựa sinh học.

Phân tích đặc tính sinh học, nhóm đánh giá hai chủng vi khuẩn bacillus pumilus (NMG5) và bacillus megaterium (BP5) cho hiệu suất tạo nhựa tốt nhất. Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy, hai chủng vi khuẩn này có tỷ lệ 40% khối lượng khô tích lũy là nhựa sinh học.


Thử nghiệm khả năng phân hủy nhựa sinh học (màu trắng) trong môi trường. Ảnh: NVCC

Nhóm nghiên cứu tính toán, về lý thuyết có thể thu được khoảng 40 tấn nhựa sinh học từ vi sinh vật. Tuy nhiên, TS Minh cho rằng, trường hợp khối lượng nhựa sinh học chỉ đạt một nửa so với tính toán lý thuyết cũng là tỷ lệ rất lớn.

Qua phân tích cho thấy, vi sinh vật tồn tại trong bùn thải của nhà máy và sử dụng thức ăn từ chất hữu cơ trong môi trường nên có khả năng làm sạch nước. Theo đó nhóm đề xuất có thể phát triển thành các khối bùn hoạt tính vừa tạo nhựa sinh học vừa xử lý nước với hiệu quả tốt hơn. Để lấy được nhựa sinh học sẽ phải sử dụng các biện pháp hóa học hoặc vật lý để phá vỡ vách tế bào của vi sinh vật thường được cấu tạo bằng polysaccarit. Sau đó sử dụng dung môi lấy kết tủa để thu được nhựa sinh học. Nhựa này khi tồn tại trong môi trường sẽ là nguồn thức ăn của vi sinh vật xung quanh nên sẽ phân hủy rất nhanh.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/phat-trien-thanh-cong-nhua-sinh-hoc-tu-bun-thai-d212382.html

Phương pháp đặc biệt biến rác nhựa sinh học thành phân bón

/in /by

Các nhà khoa học tại Nhật Bản vừa phát triển thành công phương pháp giúp chuyển nhựa sinh học thành phân bón, góp phần thúc đẩy việc tái sử dụng rác thải nhựa trong tương lai.

Các loại rác nhựa sinh học sử dụng một lần đang gây ô nhiễm tại nhiều nơi trên thế giới. Số liệu thống kê cho thấy, hiện mới chỉ có 14% rác nhựa thực sự được tái chế. Nhiều chuyên gia cho rằng, một trong những giải pháp nhằm hạn chế ô nhiễm từ nhựa là tái chế chúng để sử dụng lại nhiều lần.

Trước thực trạng này, nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học tại Nhật Bản đã phát triển phương pháp chuyển nhựa sinh học thành phân bón. Nhưng họ nói rằng, phát hiện của họ thậm chí còn có ý nghĩa rộng lớn hơn đối với việc tái sử dụng rác nhựa trong tương lai. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí chuyên ngành Green Chemistry, tập trung vào nhựa poly (isosorbide carbonate – PIC) có nguồn gốc sinh học.

“Chúng tôi rất lạc quan và tin rằng công trình của chúng tôi là cột mốc quan trọng đối với việc phát triển các vật liệu polyme bền vững và có thể tái chế trong tương lai gần. Điều này đồng nghĩa với kỷ nguyên của ‘bánh mì làm từ nhựa” cũng sắp đến gần”, Daisuke Aoki, tác giả chính của nghiên cứu cho hay.

Theo các nhà khoa học, chất dẻo sinh học là chất dẻo được làm từ sinh khối đã được đề xuất như một chất thay thế bền vững hơn cho chất dẻo từ dầu mỏ. Đặc biệt, PIC được làm từ một monome (đơn vị cấu tạo nên đa phân tử) gọi là isosorbide (ISB), một sản phẩm phụ không độc của glucose. ISB có thể được biến thành phân bón thông qua một quá trình gọi là ammonolysis (trong quá trình này, amoniac được sử dụng để tách carbon kết nối các monome ISB. Điều này tạo ra urê, là một chất giàu nitơ làm ra một loại phân bón phổ biến).


Quy trình tái chế rác nhựa sinh học của các nhà khoa học Nhật Bản.

Trong quá trình thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã tìm cách hoàn thành phản ứng bằng cách sử dụng càng ít năng lượng và dung môi hữu cơ càng tốt. Đầu tiên, họ thử phản ứng trong nước 30 độ C ở áp suất khí quyển. Họ đã có thể tạo ra urê, nhưng phản ứng không hoàn thành trong vòng 24 giờ và PIC chưa bị phân hủy hoàn toàn. Tuy nhiên sau đó họ phát hiện ra rằng việc tăng nhiệt độ nước lên mức 90 độ C dẫn đến phản ứng hoàn toàn trong vòng sáu giờ đồng hồ.

“Phản ứng xảy ra mà không cần đến bất kỳ chất xúc tác nào, chứng tỏ quá trình phân giải PIC có thể dễ dàng thực hiện bằng cách sử dụng amoniac trong nước và đun nóng ở nhiệt độ cao hơn. Do đó, quá trình này vận hành đơn giản và thân thiện với môi trường nhìn từ quan điểm tái chế hóa chất”, ông Daisuke Aoki cho biết thêm.

Liên quan tới việc phát triển phương pháp nhằm biến nhựa thành phân bón, trước đó, công ty khởi nghiệp Neptune Plastic cũng phát triển loại nhựa từ vật liệu cấp thực phẩm (an toàn cho người tiêu dùng) có thể ủ trong vườn nhà. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn còn một số tranh luận xung quanh việc liệu nhựa sinh học có thực sự là giải pháp thân thiện với môi trường cho cuộc khủng hoảng ô nhiễm rác nhựa hay không.

Bởi có một điều chắc chắn rằng không phải lúc nào chúng cũng phân hủy sinh học nhanh như trên các quảng cáo. Một báo cáo của Liên Hợp Quốc mới đây đưa ra kết luận rằng, rác nhựa phân hủy rất chậm trong đại dương trước khi chúng có thể trở thành một giải pháp thay thế có ý nghĩa.

Các giải pháp tái chế tuần hoàn như cách mà nhóm của giáo sư Daisuke Aoki đang đề xuất sẽ giải quyết được vấn đề này. Tuy nhiên, đâu đó vẫn còn những lo ngại rằng việc phát triển sinh khối cho nhựa sinh học có thể góp phần gây ra các cuộc khủng hoảng về khí hậu và đa dạng sinh học bằng cách chiếm diện tích đất có giá trị có thể được sử dụng để lưu trữ carbon hoặc môi trường sống.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/phuong-phap-dac-biet-bien-rac-nhua-sinh-hoc-thanh-phan-bon-d193951.html

Chế tạo thành công loại nhựa an toàn được làm từ dầu thực vật

/in /by

Theo các nhà khoa học, loại nhựa mới này có khả năng tái chế, tái sử dụng nhiều lần hơn so với các loại nhựa thông thường khác, đặc biệt khá an toàn.

Các chuyên gia hóa học người Đức mới đây vừa phát triển thành công một loại vật liệu có thể thay thế được nhựa dẻo polyethulene. Bằng việc tái cấu trúc lại cách các phân tử nhựa kết hợp với nhau, nhóm nghiên cứu có được loại nhựa đem đến hiệu quả gấp 10 lần các sản phẩm cũ và chúng có thể tái chế dễ dàng hơn bằng phương pháp hóa học. Trong báo cáo khoa học mới đây được đăng tải trên tạp chí Nature, loại nhựa mới này có nguồn gốc từ dầu thực vật, chúng thân thiện với môi trường và có thể thay thế được chất liệu nhựa chúng ta vẫn đang sử dụng.

Hầu hết các quy trình tái chế ngày nay đều dựa trên dây chuyền cơ khí. Rác thải nhựa sẽ được cắt nhỏ và chế biến thành vật liệu nhựa mới. Tái chế hóa chất đòi hỏi nhiệt độ cao hoặc các chất phá vỡ chuỗi phân tử nhựa. Độ bền của nhựa cũng là một trong những trở ngại ngăn cản quá trình tái chế hóa học: chúng quá dẻo và chắc chắn. Polyethylene là loại nhựa phổ biến nhất, cấu trúc của nó sẽ bị phân rã ở nhiệt độ 600 độ C. Chưa hết, quá trình tái chế polyethylene bằng chất hóa học không đạt hiệu quả tốt.


Vỏ điện thoại nhựa làm từ dầu thực vật, in 3D do nhóm khoa học trường Đại học Konstanz.

Stegan Mecking, tác giả chính của nghiên cứu và cũng là người đứng đầu mảng khoa học vật chất tại Đại học Konstanz (Đức) cho biết: “Khả năng ổn định của các chuỗi hydrocarbon là vấn đề rất nan giải. Để có thể thực sự phân rã chúng thành những phân tử nhựa, ta cần một nhiệt độ đủ lớn, điều này tốn rất nhiều năng lượng. Kết quả thu lại cũng không được như những gì ta mong muốn”.

Được biết, loại nhựa mới do ông Mecking và cộng sự tạo ra mang những liên kết hóa học dễ bị phân rã hơn, do đó quá trình tái chế hóa học cũng sẽ hiệu quả hơn rất nhiều. Nhúng loại nhựa mới vào ethanol hoặc methanol, thêm chất xúc tác và đặt vào trong mội trường ở nhiệt độ 120 độ C, nhựa sẽ ngay lập tức phân rã. Nếu không có chất xúc tác, quá trình tái chế cũng chỉ cần mức nhiệt 150 độ C là đã có thể đem đến kết quả tốt.

Sau khi có được sản phẩm sau tái chế, các nhà nghiên cứu làm nguội và tái tinh thể hóa thứ nhựa đã tan chảy rồi tiến hành lọc. Khi thử nghiệm với nhựa polycarbonate, nhóm nghiên cứu thu về được tới 96% lượng vật liệu tạo nên thứ nhựa tổng hợp. Trong nghiên cứu mới này, các nhà hóa học phát hiện ra rằng khi nhựa có chứa màu nhuộm hoặc các sản phẩm phụ (như sợi carbon) khiến việc tái chế cơ khí trở nên khó khăn. Họ chọn dầu thực vật làm nhựa vì trong dầu thực vật có một chuỗi phân tử dài, so với dầu thô được sử dụng trong sản xuất nhựa hàng loạt, dầu thực vật thân thiện với môi trường hơn.

Loại nhựa mới có độ bền tương đương với polyethylene đậm đặc và thích hợp cho in 3D hơn cả polyethylene. Sau khi tái chế, nhựa gốc dầu thực vật vẫn giữ được các đặc tính của nó. Trở ngại duy nhất ngăn việc đại chúng hóa thứ vật liệu mới là giá thành quá cao. Ethylene là “viên gạch nền móng rẻ nhất được dùng để xây nên ngành công nghiệp hóa học”, vậy nên việc có thể cạnh tranh được với nhựa polyethylene ở thời điểm hiện tại là không thể.

Hiện tại, Giáo sư Mecking và các đồng nghiệp của ông đang nghiên cứu tính khả thi của chất dẻo mới trong in 3D. Ông nói thêm về việc tiếp tục phát triển các loại nhựa mới và mở rộng quy mô sản xuất.

Bảo Linh
http://vietq.vn/che-tao-thanh-cong-loai-nhua-an-toan-duoc-lam-tu-dau-thuc-vat-d183984.html