Túi nhựa (túi ni lông) là sản phẩm được sử dụng phổ biến trên thế giới và tại Việt Nam, nhưng đây lại là một trong những nguồn ô nhiễm môi trường lớn và đặc biệt nguy hại. Túi nhựa được làm từ nhựa PE, PP không độc nhưng các chất phụ gia thêm vào để làm túi nhựa mềm, dẻo, dai lại độc hại đối với sức khỏe. Hơn nữa, nguyên liệu sản xuất ra túi nhựa chủ yếu là hydrocacbon bắt nguồn từ dầu mỏ, là nguồn nguyên liệu đang ngày càng cạn kiệt. Vì những lý do trên, loại túi nhựa có khả năng tự phân hủy, ít độc hại và sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo là polymer sinh học đã được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới.

Polylactic acid (PLA) là loại polyme sinh học được sử dụng để thay thế một phần hoặc hoàn toàn PE trong quá trình sản xuất nhựa, sản phẩm tạo thành có khả năng tự phân hủy trong vòng từ 6 tháng đến 2 năm, không gây ô nhiễm môi trường. Sau khi sử dụng, PLA có thể được tái sinh bằng cách thủy phân tạo ra các monomer sau đó tái tổng hợp trở lại tạo thành PLA mới. Hơn nữa, PLA không gây phát thải CO2 vì nó được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo.

Từ năm 2014 đến 2016, nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu do KS. Đỗ Mạnh Hùng làm chủ nhiệm, đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất Polyme sinh học từ sinh khối, làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất túi ni lông phân hủy sinh học”.

Đề tài đã thu được những kết quả sau:

- Đã nghiên cứu và xây dựng được qui trình công nghệ tổng hợp xúc tác dị thể trên cơ sở thiếc mang trên nhôm oxit, sử dụng trong quá trình chuyển hóa sinh khối, tạo thành lactic acid, với hàm lượng thiếc trong xúc tác theo lý thuyết là 15% bằng phương pháp tẩm ướt với dung môi nước. Xúc tác được nung ở 500oC trong 3 giờ trong không khí. Độ chọn lọc lactic acid của xúc tác xấp xỉ 30%, xúc tác có thể tái sử dụng sau ít nhất 3 vòng phản ứng.

- Đã nghiên cứu và xây dựng qui trình công nghệ chuyển hóa sinh khối thành lactic acid sử dụng xúc tác dị thể đã chế tạo với điều kiện phản ứng trong hệ kín tại 190oC, áp suất tự sinh 12 bar, trong 12 giờ, xúc tác SnCl2/Al2O3, tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu = 1/5,8.

- Đã nghiên cứu và xây dựng qui trình công nghệ xử lý hiệu quả dịch lỏng sản phẩm của quá trình chuyển hóa sinh khối làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp PLA với 3 giai đoạn chính: chưng tách nước ở 70oC ở áp suất chân không trong 1 giờ, hàm lượng lactic acid tăng từ xấp xỉ 5% lên 50%; lactic acid được chiết tách bằng dung môi 20% trioctyl amine trong octanol-1 và hoàn nguyên bằng nước nóng; lactic acid được tinh chế bằng chưng cất ở 50oC, áp suất 1 kPa trong 4 giờ.

- Đã nghiên cứu và xây dựng qui trình công nghệ tổng hợp PLA từ dung dịch lactic acid 80% qua 3 giai đoạn: tổng hợp oligome lactic aid, tổng hợp dilacton và trùng ngưng mở vòng dilacton tạo PLA. Đã tổng hợp 9,975 kg PLA đạt yêu cầu với nhiệt độ chảy mềm là 149,5oC, nhiệt độ hóa thủy tinh là 62,5oC.

- Đã nghiên cứu và chế tạo 11,34 kg nhựa PLA đạt tiêu chuẩn làm nguyên liệu gia công túi phân hủy sinh học với tỷ lệ trộn hỗn hợp nóng chảy gồm 7,0 kg PLA; 3,0 kg PCL; 1,0 kg tinh bột sắn biến tính và 150 gam PEG. Nhiệt độ chảy mềm là 149,5oC, nhiệt độ hóa thủy tinh là 62,8oC. Đã nghiên cứu khả năng phân hủy sinh học của mẫu nhựa chế tạo được, kết quả cho thấy, vật liệu chế tạo được có khả năng phân hủy sinh học sau 3 - 6 tháng.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 13576) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.