"Nhựa" làm từ tre của Trung Quốc bền hơn nhựa hóa thạch, phân hủy chỉ trong 50 ngày

Các nhà khoa học Trung Quốc chế tạo thành công loại nhựa sinh học hoàn toàn từ tre, không cần phối trộn thêm mà vẫn bền hơn nhựa gốc dầu mỏ, góp phần vào kế hoạch "dùng tre thay nhựa" của nước này.

Giống như ngô hay bã mía, tre từ lâu đã được dùng làm nguyên liệu sản xuất nhựa sinh học. Tuy nhiên, do đặc tính ưa nước không tương thích với nhựa nguyên sinh vốn kỵ nước, nhựa sinh học từ tre thường phải phối trộn thêm nhựa gốc dầu mỏ để tăng độ bền, khiến chất lượng sản phẩm cuối vẫn thấp hơn kỳ vọng.

Mới đây, nhóm nghiên cứu tại Đại học Lâm nghiệp Đông Bắc Trung Quốc đã tạo ra một loại "nhựa" mới từ tre mà không cần phối trộn, nhưng lại bền hơn nhựa gốc dầu mỏ. Sustainability Times ngày 12/10 gọi đây là bước đột phá "biến tre thành nhựa", mở thêm hướng đi cho các giải pháp thay thế nhựa bền vững.

Công nghệ thay đổi cấu trúc phân tử bằng ethanol

Vật liệu mới được đặt tên là "Bamboo molecular plastics" (BM-plastics). Nhóm nghiên cứu do Haipeng Yu và Dawei Zhao dẫn đầu phát triển phương pháp thay đổi cấu trúc vật liệu ở cấp độ phân tử, sử dụng dung môi cồn (ethanol). Tre được cắt mảnh, tách cellulose, thu hồi gel cấp phân tử rồi ngâm trong dung dịch ethanol 12 giờ để cắt các liên kết hydro của cellulose, đồng thời kích thích phân tử tái tạo liên kết, "lắp ráp" lại thành vật liệu bền chắc.

Độ bền cao, phân hủy hoàn toàn trong 50 ngày

Qua thử nghiệm, loại nhựa tre này có độ bền vượt trội so với các loại nhựa sinh học như PLA, PHA lẫn nhựa gốc dầu mỏ như PET, ABS. Vật liệu chịu được nhiệt trên 180 độ C, có tính uốn dẻo, phù hợp cho các công đoạn ép phun, đúc khuôn. Đáng chú ý, dù có chỉ số cơ học và nhiệt học vượt trội, loại nhựa này vẫn phân hủy sinh học hoàn toàn: trong thử nghiệm, một mảnh nhựa tre kích thước 2x4 cm, dày 1 mm, phân hủy hết trong đất ở 25 độ C sau 50 ngày. Nếu được thu gom, vật liệu này còn có thể tái chế theo vòng kín, cho ra thành phẩm chất lượng gần tương đương vật liệu ban đầu.

Phát hiện này mở ra hướng ứng dụng mới cho nhựa thay thế trong nhiều ngành công nghiệp, kể cả xây dựng - lĩnh vực trước đây tre chỉ được pha trộn vào vật liệu tổng hợp nhưng chưa thể ứng dụng cho công trình hạ tầng do độ bền kém. Nhóm tác giả ước tính chi phí sản xuất hơn 2.300 USD mỗi tấn, mức khả thi để nhân rộng ở quy mô công nghiệp, và kỳ vọng phương pháp mới sẽ chuyển đổi nguồn tre dồi dào thành vật liệu hiệu suất cao, thân thiện môi trường, góp phần giảm ô nhiễm nhựa.

Phù hợp chiến lược "dùng tre thay nhựa" của Trung Quốc

Nghiên cứu này phù hợp với định hướng của chính phủ Trung Quốc nhằm dùng tre thay nhựa, hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2060. Trung Quốc hiện là quốc gia sản xuất và xuất khẩu sản phẩm tre lớn nhất thế giới, với hơn 7 triệu ha rừng tre - tương đương diện tích Ireland. Từ năm 2023, nước này đã khởi động kế hoạch ba năm thúc đẩy ngành công nghiệp tre thay thế nhựa, trong đó huyện An Cát (Chiết Giang), với diện tích trồng tre 666 km2, được chọn làm địa phương kiểu mẫu. Tại đây, tre đã thay thế nhựa trong nhiều sản phẩm dùng một lần như dao, kéo, bàn chải đánh răng, lược, còn khay nhựa tại các căng tin công quyền cũng được thay bằng tre.

Ô nhiễm nhựa vẫn là vấn nạn toàn cầu khi sản lượng nhựa tăng theo cấp số nhân từ những năm 1950, dự báo đạt 1,2 tỷ tấn vào năm 2060, trong khi tỷ lệ tái chế chưa đến 10% khiến phần lớn nhựa thải bị chôn lấp hoặc trôi ra đại dương, phân mảnh thành vi nhựa xâm nhập hệ sinh thái và chuỗi thức ăn của con người.

(Theo Sustainability Times, Nature, China Daily)