Nhựa sinh học và tiềm năng thị trường

Vật liệu mới là lĩnh vực đang được phát triển mạnh. Một hướng quan trọng là những vật liệu xanh thân thiện môi trường có nguồn gốc thiên nhiên như nhựa sinh học. Sự ra đời của công nghệ “nhựa sinh học” là cuộc cách mạng quan trọng trong công nghệ chất dẻo, được xem như một giải pháp nhằm giảm dần sự lệ thuộc vào dầu mỏ đang có nguy cơ cạn kiệt, đồng thời góp phần nâng cao sức khỏe và bảo vệ môi trường, hai lợi thế khiến nhựa sinh học có nhiều tiềm năng phát triển.

NHỰA SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
Nhựa sinh học (bioplastic) là một loại nhựa sử dụng những nguyên vật liệu nguồn gốc thực vật hay từ vi khuẩn. Ưu điểm của các loại vật liệu nhựa sinh học là có thể gia công bằng các công nghệ sản xuất nhựa truyền thống như khuôn gia nhiệt, ép phun, đùn thổi, v.v…nhưng sau khi sử dụng, các vật liệu nhựa sinh học có thể phân hủy hoàn toàn thành C, CO2, H2O… trong thời gian ngắn. Do đó, nhựa sinh học không gây ô nhiễm nặng nề môi trường như các loại nhựa nguồn gốc hóa dầu và có thể được sử dụng như là nguồn thay thế cho nhựa hóa dầu. Do tính phân hủy sinh học, việc ứng dụng nhựa sinh học đặc biệt phổ biến để làm các vật dụng dùng duy nhất một lần như bao bì đựng thực phẩm. Sau khi sử dụng một lần, những loại bao bì này được tái chế lại, sử dụng làm túi đựng rác, đựng chất thải hữu cơ hay bao bì ứng dụng trong nông nghiệp. Sau một thời gian sử dụng, vật liệu tái chế phân hủy dần trong môi trường. Các loại khay và đồ đựng thực phẩm, chai nước ngọt, chai sữa… làm từ nhựa sinh học ngày càng được sử dụng rộng rãi.

Hai loại nhựa sinh học tiêu biểu là PLA (acid polylactic) và PHB (poly 3-hydroxybutyrat).
PLA (acid polylactic) được sản xuất từ việc lên men tinh bột thực vật (thường là bắp). Sau thời gian sử dụng, PLA dễ dàng bị phân hủy bởi những vi sinh vật có trong đất hoặc không khí và chuyển hóa thành CO2 và H2O. Nhựa PLA được thương mại hóa từ những năm 90 và đã đạt được những thành công ban  đầu trong cấy mô, chỉ khâu sinh học và hệ thống truyền thuốc do khả năng tự phân hủy theo thời gian. Sau đó, năm 2002, khi công nghệ sản xuất nhựa sinh học đã phát triển, nhà sản xuất Nature Works (Cargill) đã thương mại hóa nhựa PLA dùng trong các sản phẩm đời sống với giá cả rất cạnh tranh. PLA có thể được sử dụng cho các sản phẩm như chậu cây và tã lót trẻ em, làm bao bì, vỏ chai nhựa… Một nghiên cứu mới đây của công ty Pira cho thấy tiêu thụ nguyên liệu bao bì phân hủy sinh học trên toàn cầu trong giai đoạn 2005-2006 đạt 43 ngàn tấn và sẽ đạt con số 116 ngàn tấn vào năm 2011. Trong số các nguyên liệu được sử dụng, nhựa PLA chiếm đến 43% và sẽ có hơn 50 ngàn tấn sẽ được tiêu thụ vào năm 2011.

PHB (poly 3-hydroxybutyrat) là một loại nhựa sinh học chịu nhiệt, dễ phân hủy, đang được quan tâm như là một nguồn thay thế lý tưởng cho nhựa tổng hợp do có các tính chất tương tự nhựa tổng hợp. PHB được sản xuất từ tinh bột hoặc có thể thu được từ quá trình nuôi cấy vi khuẩn. PHB hiện diện trong nhiều sản phẩm, từ vỏ chai nước ngọt đến cấy ghép y học, được ứng dụng để tạo ra màng mỏng trong suốt chịu nhiệt (khoảng 1300C); có khả năng phân hủy hoàn toàn thành CO2 và H2O nhờ các chủng vi sinh vật sử dụng PHB như là nguồn carbon và năng lượng cho các hoạt động sống của chúng. Từ năm 1982, công ty hóa chất ICI đã thương mại hóa sản phẩm PHB từ vi khuẩn Rastonia eutropha.
Nhựa sinh học có thể được phân hủy khá dễ dàng. Các sản phẩm nhựa sinh học khi được chôn xuống đất, các vi khuẩn sẽ biến chúng thành CO2 và H2O.
 
Hiện có 2 tiêu chuẩn chứng nhận một sản phẩm nhựa sinh học đạt chuẩn.
• Tiêu chuẩn công nghiệp EN 13432: được chấp nhận trên toàn thế giới, dùng để chứng nhận một sản phẩm nhựa sinh học đạt tiêu chuẩn với thị trường châu Âu. Tiêu chuẩn đòi hỏi sự phân hủy của vật liệu sinh học phải đạt 90% trong khi ủ với khoảng thời gian là 90 ngày thì đạt yêu cầu.
• Tiêu chuẩn ASTM D6400: là một cơ cấu điều khiển áp dụng ở Mỹ, đòi hỏi sự phân hủy phải đạt ít nhất khoảng 60% trong vòng 180 ngày trong điều kiện máy ủ.
Vì thế chứng nhận “phân hủy” được tìm thấy trong nhiều sản phẩm bao bì thoả mãn một trong hai tiêu chuẩn EN 13432 và ASTM D6400.

THỊ TRƯỜNG NHỰA SINH HỌC
Hiện có khoảng 180 công ty trên thế giới tham gia sản xuất trong lĩnh vực nhựa sinh học. Trong đó có 45 công ty sản xuất với sản lượng khoảng 400 000 tấn mỗi năm, tập trung cao nhất ở Mỹ, Đức và Nhật Bản. Hãng nhựa của công ty Mishibushi đã thành công trong việc nâng cao sức chịu nhiệt và sức bền của acid polylactic, kết hợp với các loại nhựa tự phân hủy. Loại nhựa này được sử dụng trong chiếc máy Walkman đời mới nhất mà công ty Sony vừa cho ra đời năm 2003. Năm 2005, Fujisu trở thành công ty kỹ nghệ đầu tiên chế tạo vỏ máy tính cá nhân từ nhựa sinh học, tiêu biểu là dòng sản phẩm FMV-BIBLO NB80K. Toyota là công ty đầu tiên trên thế giới sử dụng nhựa sinh học trong chế tạo các phụ kiện của ôtô, ví dụ như phần vỏ đựng lốp dự trữ.

Tổ chức nông nghiệp của Liên minh châu Âu (COPA-Committee of Agricultural Organisation in the European Union) và Hiệp hội các Ủy ban nông nghiệp của Liên minh Châu Âu (COGEGA-General Committee for the Agricultural Cooperation in the European Union) đã công bố các đánh giá về tiềm năng nhựa sinh học trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế châu Âu.

Như vậy, khi giá dầu ngày một tăng cao, vấn đề bảo vệ môi trường và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng đang đặt ra yêu cầu bức thiết trên toàn cầu. Đồng thời, những nghiên cứu về phương pháp mới sản xuất nhựa sinh học sẽ mở ra triển vọng lạc quan về mặt thị trường cho sản phẩm nhựa sinh học đối với các nhà sản xuất và cả người tiêu dùng.
Nhựa sinh học ở Việt Nam vẫn còn là vấn đề khá mới mẻ. Năm 1998, một số nhà sản xuất đã đến Việt Nam để nghiên cứu về khả năng làm nhựa sinh học từ bột bắp và bột khoai tây nhưng ý tưởng của họ không thực hiện được do giá thành sản xuất cao và không đủ nguồn nguyên liệu. Hiện chưa có những con số thống kê chính thức nào về sự sản xuất và thương mại nhựa sinh học ở Việt Nam.

Vũ Nhung