Tất tần tật thông tin cần nắm về nhựa phân huỷ sinh học PLA

Trong bối cảnh ô nhiễm nhựa đang là vấn đề môi trường cấp bách trên toàn cầu, việc tìm kiếm và sử dụng các vật liệu thay thế thân thiện với môi trường là cần thiết hơn bao giờ hết. Nhựa phân hủy sinh học PLA (Polylactic Acid) đã nổi lên như một giải pháp bền vững, không chỉ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường mà còn mang lại những lợi ích lâu dài cho sức khỏe con người. Là một loại nhựa có nguồn gốc từ thực vật, PLA được sản xuất từ các nguyên liệu tái tạo, dễ phân hủy trong tự nhiên và không gây ô nhiễm lâu dài. Trong bài viết này, hãy cùng Gimex II tìm hiểu chi tiết về nhựa PLA, những ưu điểm nổi bật , quy trình sản xuất, cũng như ứng dụng của loại nhựa này trong ngành bao bì thân thiện với môi trường.

Nhựa phân hủy sinh học PLA là gì? 

Quy trình sản xuất nhựa phân hủy sinh học PLA

Nhựa phân hủy sinh học PLA được sản xuất bằng phương pháp trùng ngưng axit lactic. Các nhà sản xuất sẽ lên men đường lấy từ nguồn nguyên liệu tái tạo như tinh bột ngô, bột sắn hột, mía đường, tinh bột khoai tây… và thu lấy axit lactic. 

Quy trình sản xuất PLA bao gồm các bước chính:

1. Chiết xuất axit lactic: Tinh bột từ các nguồn thực vật như ngô được lên men để sản xuất axit lactic.
2. Polymer hóa: Axit lactic sẽ được biến thành PLA thông qua quá trình polymer hóa.
3. Chế tạo và hình thành: PLA sau khi sản xuất được chế tạo thành các dạng như hạt nhựa, sợi, hoặc tấm để sản xuất bao bì và các sản phẩm tiêu dùng.

Các loại nhựa phân huỷ sinh học PLA phổ biến bao gồm poly L-lactide (PLLA), poly D-lactide (PLDA) và poly-DL-lactide (PDLLA).

♥ Có thể bạn quan tâm: 

PBAT và PLA: Sự khác biệt và lợi ích?

Ưu điểm và nhược điểm của nhựa phân huỷ sinh học PLA

Ưu điểm của nhựa PLA

Sản xuất

• Nhựa PLA được sản xuất từ các thành phần có nguồn gốc từ nguyên liệu tái tạo như tinh bột ngô, củ sắn, mía,  khoai tây… nên thân thiện với môi trường, an toàn cho người sử dụng, thích hợp để sản xuất ra các đồ dùng hàng ngày và dụng cụ y tế.
• So với các sản phẩm nhựa khác, sản phẩm từ nhựa sinh học nhựa PLA cần ít năng lượng hơn để sản xuất.
• Ở điều kiện thích hợp, dưới tác động của vi sinh vật  nhựa polylactic phân hủy, nó sẽ chuyển hóa thành các vật liệu tự nhiên như carbon dioxide, nước, mùn sinh học tốt cho cây và không gây ô nhiễm môi trường giúp giảm thiểu rác thải nhựa.
• Nhựa PLA có lượng khí thải carbon ít hơn so với nhựa truyền thống. Hai lý do:

1. Cây trồng hấp thụ CO2 khi sinh trưởng.
2. Cần ít năng lượng hơn và điều này tạo ra ít khí nhà kính hơn để sản xuất PLA so với nhựa truyền thống.

Vật liệu

• Nhựa PLA là nhựa nhiệt dẻo nên nó có thể được nấu chảy, tái chế và định hình lại mà không làm thay đổi tính chất hóa học của nó.
• Nhựa PLA là một trong hai loại nhựa được sử dụng nhiều nhất trong in 3D. Nó có điểm nóng chảy cho phép, rẻ tiền, dễ in, không có khói. Đó là lựa chọn tốt nhất trong trường hợp in 3D.

Khả năng phân hủy

Nhựa PLA có thời gian phân hủy ngắn, chỉ vài tháng hoặc vài năm. Trong khi thời gian phân hủy của nhựa truyền thống có thể lên đến hàng trăm năm, hàng nghìn năm. Vì thế, Nhựa PLA tạo ra được những tác dụng tích cực lên môi trường, không như các loại nhựa truyền thống.

Nhựa PLA không tạo ra các chất bay hơi độc hại khi đốt như các loại nhựa truyền thống thường có nên không gây ô nhiễm môi trường.

Nhược điểm của nhựa phân hủy sinh học PLA

Sản xuất

Việc sản xuất nhựa PLA phụ thuộc nhiều vào vùng nguyên liệu: Bởi các nhà máy sản xuất nhựa phân hủy sinh học PLA cần được đặt gần vùng nguyên liệu như những cánh đồng bắp, sắn, mía hoặc củ cải đường… lớn.

Giá của nhựa phân huỷ sinh học PLA đắt hơn nhựa truyền thống. Chưa có nhiều nhà sản xuất PLA ở quy mô công nghiệp và sản lượng PLA hiện nay đang trong tình trạng cung không đủ cầu. Việc sản xuất nhựa PLA trong quy mô công nghiệp đòi hỏi công nghệ cao, chi phí nhiều nên giá thành cao hơn các loại nhựa có nguồn gốc hóa thạch như PA, PE, PP,…

Vật liệu

Điểm nóng chảy thấp khiến PLA không phù hợp với các ứng dụng ở nhiệt độ cao. PLA thậm chí có thể có dấu hiệu bị mềm hoặc biến dạng khi sử dụng đồ nóng.

PLA có độ thấm cao hơn các loại nhựa khác. Độ ẩm và oxy sẽ đi qua nó dễ dàng hơn các loại nhựa khác. Điều này sẽ khiến thực phẩm bị hư hỏng nhanh hơn. PLA không được khuyến khích sử dụng cho các ứng dụng bảo quản thực phẩm lâu dài.

PLA không phải là loại nhựa cứng nhất hay bền nhất. PLA không phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và khả năng chống va đập.

Khả năng phân hủy

Nhựa PLA chỉ có thể phân hủy trong điều kiện xử lý công nghiệp: Phần lớn các sản phẩm có sử dụng PLA đều có đặc điểm này, chúng sẽ phân hủy ở những điều kiện nhiệt độ, vi sinh vật… đạt tiêu chuẩn nhất định.

Nhựa PLA nếu xử lý không đúng cách có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng nhựa tái chế: Nhựa PLA nếu lẫn với các nguyên liệu tái chế sẽ gây ảnh hưởng lên chất lượng sản phẩm sau khi tái chế.

Ứng dụng của nhựa phân hủy sinh học PLA trong đời sống 

Nhu cầu và cung cấp nhựa phân huỷ sinh học PLA ngày càng tăng do mọi người muốn sử dụng loại nhựa thân thiện với môi trường hơn. Nhựa phân huỷ sinh học PLA là vật liệu cực kỳ linh hoạt với nhiều mục đích sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Vì sự an toàn, thân thiện với môi trường nhựa phân hủy sinh học PLA được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sau:

Nhựa PLA được ứng dụng trong kỹ thuật cấy mô

Phương pháp cấy mô liên kết các tế bào sống với hệ thống khung thông qua các vật liệu sinh học. Nhờ đó, các tế bào sống có thể sinh sôi, nảy nở theo các chiều hướng khác nhau giúp tái tạo các mô sống.

Vật liệu sinh học giúp thay thế các mô sống và mang lại lợi ích cho việc cấy ghép nội tạng. Biopolymer, đặc biệt là nhựa PLA chính là lựa chọn tối ưu trong trường hợp này.

Nhựa PLA đã được Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ cho phép ứng dụng lâm sàng ở người. Nó đã được thử nghiệm thành công trong việc tái tạo mô ở các cơ quan như xương, sụn, bàng quang, gan, van tim cơ học.

Ứng dụng làm vật liệu dẫn truyền thuốc

Nhựa PLA có khả năng tương thích sinh học cao, phân hủy sinh học, xử lý nhiệt và có độ bền cơ học cao, độ hòa tan trong các dung môi hữu cơ nên nó được sử dụng nhiều trong vật liệu dẫn truyền thuốc.

PLA được dùng để dẫn truyền cho bệnh uốn ván, hỗ trợ dẫn truyền cho thuốc insulin xịt ở miệng cho bệnh đái tháo đường loại 2, dẫn truyền cho nhóm thuốc paclitaxel chống ung thư, dẫn truyền cho nhóm thuốc 5 FU và paclitaxel, dẫn truyền thống cho quá trình điều trị ung thư,…

Ngoài ra, PLA biến tính còn có trong các sản phẩm cấy ghép hoặc dùng trong vật liệu chế tạo các thiết bị y tế như chỉ tự tiêu, thanh định hình, ghim, tấm, thiết bị truyền dịch một lần, bao bì phân phối thuốc,… hoặc ứng dụng trong phương pháp điều trị da như điều trị sẹo trên mặt, teo mỡ,…

Nhựa PLA ứng dụng trong lĩnh vực bao bì đóng gói

PLA biến tính còn có trong các vật liệu được sử dụng để làm khay, hộp đựng thức ăn, sản xuất màng phim mỏng đóng gói thực phẩm, túi đựng đồ siêu thị, đĩa, ly, muỗng,…

Đặc biệt nhựa PLA biến tính được gia cường bằng bentonite, phủ lớp microcrystalline cellusose, silicate có khả năng kháng tia UV và ánh sáng khả kiến (nguyên nhân gây biến tính chất lượng sản phẩm) nên còn được dùng làm bao bì bảo quản thực phẩm. Ngoài ra, loại bao bì này còn có tính kháng khuẩn, thích hợp với việc bảo quản thực phẩm sống như rau củ quả, thịt cá,…

Ứng dụng trong lĩnh vực ô tô vận tải 

Vật liệu composites nền PLA được nhiều công ty sử dụng trong lĩnh vực vận tải như:

1. Công ty Toyota sử dụng composite nền PLA và sợi kenaf làm lốp xe dự phòng và nghiên cứu để sản xuất tấm trải sàn, tay cầm, ghế ngồi.
2. Công ty Ford dùng composite nền PLA làm hệ thống vòm xe, tấm thảm trải
3. Công ty Mitsubishi sử dụng PLA sợi, Nylon 6 làm tấm trải xe.
4. Công ty ô tô Fiat (Italy) nghiên cứu vật liệu polymer “xanh” để chế tạo các bộ phận trong ô tô.

Ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp 

PLA được sử dụng trong các ứng dụng làm màng phủ sinh học có tác dụng tăng tốc độ chín của quả trên cây trồng, giữ phân bón, độ ẩm, ức chế nhiễm nấm, sự phát triển của cỏ dại và sự phá hoại của côn trùng. Ngoài ra, có loại màng phủ sinh học còn giúp cây trồng chống chịu với sự thay đổi của thời tiết

Bên cạnh đó, PLA biến tính cũng được dùng làm dây buộc cà chua, chậu cây và một số vật dụng khác

Ứng dụng trong lĩnh vực điện tử 

Nhựa phân hủy sinh học PLA biến tính được các công ty chế tạo và sử dụng khá nhiều trong lĩnh vực điện tử như:

1. Năm 2002, công ty Mitsubishi chế tạo ra PLA chịu nhiệt làm vỏ máy nghe nhạc.
2. Năm 2004, công ty NEC Corp của Nhật gia cường sợi kenaf cho vật liệu composite nhựa nền PLA để tăng khả năng chịu nhiệt và làm dummy cắm trực tiếp vào laptop chống bụi bẩn tác động, vỏ điện thoại (năm 2006).
3. Năm 2005, Fujitsu dùng composite của PLA vào thiết bị chống cháy trong nhà. Họ cũng dùng hỗn hợp blend PLA/PC/phosphorus làm hệ thống khung của máy tính.
4. Năm 2007, Samsung dùng PLA/Polycarbonate bisphenol A (PC) có khả năng chịu nhiệt, va đập vào sản xuất các vỏ linh kiện điện tử như vỏ máy tính, vỏ điện thoại… .

Ngoài những lĩnh vực trên, nhựa PLA còn được sử dụng để làm chai lọ đựng thuốc viên, vải lều, bề mặt chiếu, in ấn 3D… .

PLA và định hướng vật liệu xanh của Gimex II

Có thể thấy, nhựa phân huỷ sinh học PLA là một bước tiến quan trọng trong nỗ lực giảm thiểu rác thải nhựa và hướng tới phát triển bền vững. Với nguồn gốc từ nguyên liệu tự nhiên, khả năng phân huỷ sinh học và độ an toàn cao, PLA đang mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong đời sống và công nghiệp. Tuy nhiên, hạn chế về độ bền, khả năng chịu nhiệt và điều kiện phân huỷ khiến PLA chưa phải là giải pháp tối ưu cho tất cả lĩnh vực – đặc biệt là ngành bao bì mềm.

Tại Gimex II, chúng tôi hiểu rằng mỗi vật liệu sinh học đều có giá trị riêng, nhưng PBAT mới là lựa chọn phù hợp nhất để tạo nên bao bì phân huỷ sinh học toàn phần – dẻo dai, bền chắc, an toàn và có khả năng phân huỷ hoàn toàn trong môi trường tự nhiên. Sự lựa chọn này thể hiện cam kết của Gimex II trong việc sản xuất xanh – phát triển bền vững, góp phần cùng cộng đồng chung tay giảm thiểu ô nhiễm nhựa và bảo vệ hành tinh.

Gimex II  – Tiên phong trong giải pháp bao bì phân huỷ sinh học từ PBAT, vì một tương lai không rác thải nhựa.