Nhựa dựa trên sinh học (Biobased Plastic) nổi lên như là một lựa chọn thay thế tuyệt vời cho vật liệu nhựa truyền thống, cùng ưu điểm thân thiện môi trường và lành tính cho sức khỏe người sử dụng. Không những thế, nhựa dựa trên sinh học thường sở hữu những đặc trưng vật lý tương tự như các loại nhựa gốc dầu nên vô cùng thuận lợi cho quá trình ứng dụng loại vật liệu này vào đời sống.
1. Thông tin cơ bản về nhựa dựa trên sinh học.
Về định nghĩa, thuật ngữ “dựa trên sinh học” hay Bio-based được tiêu chuẩn Châu Âu EN 16575 quy định dùng để chỉ những vật liệu hoặc sản phẩm 'có nguồn gốc từ sinh khối'. Vậy nên, nhựa dựa trên sinh học (Biobased Plastic) có thể được hiểu là các nguyên liệu nhựa có một phần hoặc toàn phần từ nguồn gốc sinh khối, với sinh khối là các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc sinh học. Ngoài ra, "dựa trên sinh học" cũng có thể được sản xuất bằng cách sử dụng vật liệu có nguồn gốc từ bất kỳ dạng chất thải hữu cơ nào.
| Nhựa dựa trên sinh học (Biobased Plastic) là loại vật liệu nhựa có một phần hoặc toàn phần từ nguồn gốc sinh khối.
Chính vì thường chỉ có một phần làm từ sinh khối nên nhựa dựa trên sinh học có các đặc tính giống hệt với nhựa nguyên sinh - cũng là thành phần chính trong nguyên liệu nhựa dựa trên sinh học. Vì vậy, về mặt kỹ thuật, nhựa dựa trên sinh học có tính ứng dụng và gần như giống hoàn toàn với các loại nhựa hóa thạch.
Nhựa dựa trên sinh học làm từ nguyên liệu tái tạo
Tuy nhiên, dù có đặc tính tương tự nhựa thông thường nhưng nhựa sinh học đã được chứng minh là thân thiện với môi trường hơn và không chứa các thành phần độc hại thường tìm thấy trong các loại nhựa gốc dầu. Bên cạnh đó, chúng còn có thể được tái chế cơ học trong các dòng tái chế hiện có, với tái chế cơ học chính là việc tạo ra các sản phẩm mới từ chất liệu nhựa ban đầu chưa bị biến đổi.
Các thành phần chính dùng để sản xuất thành công loại vật liệu này bao gồm nhựa nguyên sinh như PE, PP hoặc PVC. Sự góp mặt của các nhóm nhựa nguyên sinh này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định các đặc tính cơ học của nhựa dựa trên sinh học. Chẳng hạn như nếu nhựa dựa trên sinh học kết hợp từ PP sẽ cứng và có độ bền cơ học cao. Trong khi nếu được kết hợp với PE thì nhựa dựa trên sinh học sẽ có tính dẻo vượt trội.
Vòng đời của nhựa sinh học được kết hợp từ PP/PE
Và nguyên liệu chính còn lại có vai trò giúp nhựa dựa trên sinh học trở nên xanh hơn, chính là thành phần sinh khối, với các nguyên liệu phổ biến thường được sử dụng trong thực tế là tinh bột ngô, khoai, sắn,... hay cũng có thể từ các phế thải hữu cơ như bã cà phê, vỏ dừa, bã mía,... Đây là các thành phần có thể phân hủy sinh học, đồng thời phá vỡ một phần liên kết của nhựa hóa thạch trong vật liệu, khiến chúng phân hủy nhanh hơn.
Nhựa được làm từ đa dạng nguyên liệu sinh học
2. Thị trường nhựa dựa trên sinh học.
Từ con số 1.48 triệu tấn vào năm 2014 với tỷ lệ khoảng 70% vật liệu bền và 30% có thể phân hủy, năng lực sản xuất nhựa dựa trên sinh học toàn cầu đã tăng lên khoảng 1.6 triệu tấn chiếm khoảng 44.5% trong tổng số hơn 3.59 triệu tấn nhựa sinh học được sản xuất trong năm 2019, theo tổ chức European Bioplastics.
Cơ cấu năng lực sản xuất nhựa sinh học dựa trên nguyên liệu
>>> Tìm hiểu thêm: SỰ RA ĐỜI NHỰA SINH HỌC VÀ NHỮNG ĐIỀU BẠN CẦN BIẾT
Vì là loại vật liệu mới nên tốc độ tăng trưởng của quy mô thị trường nhựa dựa trên sinh học vẫn còn chậm chạp. Tuy nhiên, vẫn không thể phủ nhận tiềm năng phát triển của thị trường này, khi rất nhiều đánh giá đã cho rằng thị trường nhựa sinh học nói chung sẽ bứt phá trong các năm tới, với các đánh giá dựa trên hiệu suất bền vững của chúng dần được chứng minh và phổ cập đến tất cả mọi người như là một giải pháp thay thế khả thi cho nhựa thông thường.
Cụ thể, cũng theo dữ liệu thị trường mới nhất do European Bioplastics hợp tác với Viện Nova tổng hợp, năng lực sản xuất nhựa sinh học toàn cầu sẽ tăng từ khoảng 2,23 triệu tấn vào năm 2022 lên khoảng 6,3 triệu tấn vào năm 2027. Điều này cho thấy, nhựa sinh học hay cụ thể là nhựa dựa trên sinh học chính là ứng cử viên sáng giá cho vị trí thay thế, khắc phục những khuyết điểm của nhựa gốc dầu.
Dự đoán xu hướng tăng trưởng năng lực sản xuất nhựa sinh học
>>> Tìm hiểu thêm tại: DỰ ĐOÁN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THỊ TRƯỜNG NHỰA SINH HỌC NĂM 2030 - ỨNG DỤNG NHỰA SINH HỌC TRONG ĐỜI SỐNG
Bên cạnh đó, châu Á tiếp tục là công xưởng sản xuất nhựa sinh học của thế giới với gần 50% khối lượng nhựa sinh học hiện đang được sản xuất trong khu vực này. Tiếp đến là Châu Âu với gần một phần tư năng lực sản xuất. Tuy nhiên, thị phần của châu Âu và các khu vực khác trên thế giới được dự sẽ giảm đáng kể trong vòng 5 năm tới. Trong khi ngược lại, châu Á được dự đoán sẽ chiếm hơn 70% năng lực sản xuất nhựa sinh học vào năm 2026.
3. Các loại nhựa dựa trên sinh học phổ biến.
Theo tổ chức European Bioplastics, một trong những loại nhựa dựa trên sinh học phổ biến nhất hiện nay và có cơ hội phát triển quy mô thị trường lớn trong tương lai là Biobased PAs, Biobased PE, PEF,...
Cơ cấu các loại nhựa học dựa trên sinh học có 1 phần từ sinh khối
a) Nhựa Biobased PA.
Nhựa dựa trên sinh học PA là một loạt các Polyamit được sản xuất bằng cách sử dụng sinh khối tái tạo hàng năm như dầu thực vật mà có thể chiếm lên đến 100% cấu tạo vật liệu. Tuy nhiên, dù được sản xuất từ dầu thực vật thay vì nguyên liệu hóa thạch thì loại nguyên vật liệu này vẫn không sở hữu tính chất phân hủy sinh học.
Đặc biệt, loại nhựa này có tính chất cơ học tuyệt vời bao gồm độ bền kéo cao, tính linh hoạt, độ dẻo dai và khả năng đàn hồi và chống mài mòn tốt. Chúng mang lại một số lợi thế so với các vật liệu tương tự PA6 và PA6/6 truyền thống bao gồm khả năng hấp thụ độ ẩm thấp hơn (<1%), độ bền va đập cao hơn và khả năng kháng hóa chất được cải thiện. Chúng cũng có điểm nóng chảy cao hơn, độ giãn dài cao hơn nhiều khi đứt và mô đun thấp hơn.
Nhựa dựa trên sinh học PA
Những đặc tính vượt trội trên đã mang đến cho nhựa Biobased PA khả năng ứng dụng vào sản xuất các sản phẩm đòi hỏi khắt khe như đường dẫn nhiên liệu ô tô, ống phanh khí nén, vỏ bọc cáp điện, ống dẫn dầu và khí linh hoạt và sơn tĩnh điện. Ngoài ra, còn một số ứng dụng mới có thể kể đến bao gồm bàn chải đánh răng, thảm, lốp xe, đồ thể thao (giày thể thao và trang phục ngoài trời) và vỏ bọc điện tử.
b) Nhựa Biobased PE.
Nhựa Biobased PE là sự kết hợp giữa nhựa nguyên sinh PE và thành phần sinh học, thường là tinh bột, được ứng rất dụng nhiều nhất trong đóng gói bao bì và màng phủ như túi nilon, màng co, màng phủ nông nghiệp... Ngoài ta, ứng dụng của loại vật liệu này còn trải rộng trên nhiều lĩnh vực như công nghiệp, in ấn, phụ kiện đường ống nước, ứng dụng trong ngành điện,...
Màng nilon từ nhựa dựa trên sinh học PE
Đặc biệt, chúng có thể hoàn toàn được sử dụng cùng công nghệ ép phun, thổi màng hoặc đúc phim và các máy móc, thiết bị thông thường dành cho các sản phẩm nhựa khác mà chỉ cần thay đổi điều kiện xử lý. Từ đó tiết kiệm chi phí nhờ việc tránh thay đổi hệ thống dây chuyền sản xuất để phù hợp với nguyên liệu mới.
c) Nhựa PEF
Polyethylene Furanoate hoặc PEF là một loại nhựa dựa trên sinh học được sản xuất từ nguyên liệu thô tái tạo là đường có nguồn gốc từ thực vật, với khả năng tái chế 100%.
Quy trình sản xuất nhựa dựa trên sinh học PEF
PEF được gọi là polyester thế hệ tiếp theo khi thể hiện tiềm năng lớn trong việc thay thế polyetylen terephthalate (PET), một loại polyme bền có nguồn gốc từ các nguồn tổng hợp thông thường.
So với PET, PEF mang lại nhiều lợi ích như:
- Hiệu suất rào cản vượt trội cũng như các đặc tính cơ và nhiệt
- Nhiệt độ chuyển sang thủy tinh cao và điểm nóng chảy thấp hơn
- Có thể tái chế và do đó giảm lượng khí thải carbon
- Chi phí cạnh tranh ở quy mô công nghiệp
Đặc biệt, nhờ đặc tính rào cản vượt trội và đặc tính nhiệt mà đây là vật liệu lý tưởng cho đa dạng các ứng dụng, đặc biệt là trong ngành đóng gói đồ uống có cồn, nước ép trái cây, sữa, nước giải khát, trà tươi hoặc nước lọc.
Một đánh giá vòng đời cho thấy rằng việc thay thế PTA trong sản xuất PET bằng FDCA dựa trên sinh học để sản xuất PEF có khả năng giảm đáng kể lượng phát thải khí nhà kính (GHG) và sử dụng năng lượng không tái tạo (NREU).
PEF cũng thể hiện một rào cản khí đối với oxy, carbon dioxide và hơi nước về bản chất cao hơn so với PET và do đó có thể được coi là một giải pháp thay thế thú vị cho các ứng dụng đóng gói như chai, màng và khay thực phẩm.
>>> Tìm hiểu thêm: Điều gì làm hạt nhựa sinh học trở thành xu hướng trong ngành nhựa?
4. Tại sao nên sử dụng nhựa dựa trên sinh học?
Vì nhựa trên sinh học cũng là một loại nhựa sinh học nên nó hoàn toàn mang đến những lợi ích tương tự, bao gồm:
- Giảm thiểu lượng phát thải khí Carbon, một trong những nguyên nhân chính dẫn đến thực trạng biến đổi khí hậu.
- Cắt giảm nhu cầu sử dụng nhựa. Từ đó, cắt giảm lượng rác thải nhựa mà con người tạo ra. Đồng thời, phần nhiều lượng nhựa trong các loại vật liệu dựa trên trên sinh học cũng được rút ngắn thời gian phân hủy giúp hạn chế các tác động tiêu cực mà nhựa mang đến.
- Giảm thiểu nhu cầu sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch và gia tăng sức mạnh của con người trước các cuộc khủng hoảng năng lượng tiếp theo trong tương lai bằng cách loại bỏ dần sự phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu này.
- Ngoài ra, nếu được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu sinh học phế thải như hạt nhựa sinh học làm từ bã cà phê tại AirX Coffee thì vật liệu nhựa dựa trên sinh học còn giúp cắt giảm sự lãng phí và gia tăng tính hiệu quả trong sử dụng nguồn lực.
Quý khách vui lòng truy cập vào Website AirX Coffee, sau đó nhấn vào mục “Liên hệ” và để lại thông tin cần thiết. Đội ngũ của chúng tôi sẽ liên hệ và tư vấn thông tin đến bạn trong thời gian sớm nhất.
