Mô tả:
Polime phân hủy sinh học chủ đề vật liệu bao bì bioplastic
Polime phân hủy sinh học
CHỦ ĐỀ:
VẬT LIỆU BAO BÌ BIOPLASTIC
Vật liệu bao bì sinh học
Mở Đầu
Theo thống kê của bộ tài nguyên môi trường,
trung bình 1 ngày, 1 người phải sử dụng ít nhất 1
chiếc túi nilong. Thời gian để phân hủy những
chiếc túi nilong này là khoảng 50 năm sẽ ảnh
hưởng không nhỏ đến môi trường.
Chính vì lí do trên nhiều nước trên thế giới
đã nghiên cứu và sản xuất những loại polyme tự
phân hủy.
Giới thiệu chung
Polyme được xem là “xanh” thì phải thỏa mãn
2 yêu cầu:
- Được tạo từ những nguồn nguyên liệu
có thể tái tạo.
- Phải trở thành phân bón khi bị phân
hủy.
Bao bì sinh học là sản phẩm từ nguyên
liệu tự nhiên, phải đáp ứng được các tiêu
chuẩn như:
• Tính chống thấm, co giãn.
• Có thể đóng dấu và in ấn dễ dàng.
• Kháng nhiệt và hóa chất.
• Ổn định, thân thiện với môi trường và
có giá cả cạnh tranh.
• Hơn nữa bao bì phải phù hợp với quy
định về bao bì thực phẩm, tương tác
với thực phẩm và đảm bảo vệ sinh an
toàn thực phẩm.
I. Vật liệu TPS và PHA
1. TPS:
•
•
Polyme TPS là polyme 100% tinh bột đã
có chỗ đứng trên thị trường. Nó có ưu
điểm là: chi phí năng lượng thấp, giá cả
thấp hơn với plastic truyền thống.
Để có những thuộc tính như plastic, TPS
được trộn với các vật liệu khác. Tinh bột
liên kết với các polyme khác, với hàm
lượng tinh bột lớn hơn 50% sẽ tạo nên
các loại plastic khác.
a. Starch/ Vinyl alcohol copolymers
• Có nhiều loại plastic với hình dạng, hoạt tính khác
nhau. Plastic chứa tinh bột có tỷ lệ AM/AP cao
hơn 20/80 sẽ ko hòa tan ngay cả ở trong nước
sôi, ngược lại thì sẽ bị hòa tan từng phần. Hạn
chế của vật liệu này là giòn và nhạy cảm với độ
ẩm.
• Cơ chế của sự phân hủy:
Thành phần tự nhiên: được che chắn bởi cấu trúc
mạng nhưng vẫn bị phân hủy bởi enzyme ngoại
bào của vsv. Thành phần tổng hợp được phân
hủy do sự hấp phụ bề mặt của vsv.
b. Aliphatic polyesters:
• Khi trộn tinh bột với polyester béo sẽ tạo thành vật
liệu nhiệt dẻo và dễ thổi, tạo hình.
• Một số polyester béo thích hợp:
Poly -3 -capro -lactone, các polymer tạo
thành từ phản ứng của các glycol. Sự kết
hợp này sẽ tăng thuộc tính cơ, giảm sự
nhạy cảm với nước, tăng khả năng phân
hủy.
• Đã có nhiều nghiên cứu thay thế bao bì
plastic từ các chế phẩm dầu mỏ bằng bao
bì plastic từ bắp. Vật liệu này hạn chế việc
gây ô nhiễm môi trường do khi phân hủy
không tạo ra các chất gây độc.
2. PLA
Được SX từ sự lên men tinh bột. Loại polyme
này tiêu tốn ít năng lượng hơn plastic. Thân thiện
với môi trường, nhưng ko được sử dụng rộng rãi
do chi phí SX cao.
Người ta SX PLA dựa vào nguồn nguyên liệu
từ tinh bột bắp. Bắp được xay và cán. Sau đó
đường hóa thành các dextrin. Các dextrin này sẽ
chuyển thành acid lactic trong quá trình lên men.
• Quá trình cô đặc sẽ làm cho 2 phân tử
plastic kết hợp lại thành cấu trúc vòng
goi là lactid. Hợp chất này sẽ được làm
sạch qua quá trình chưng cất. Sau đó
chúng trùng hợp tạo chuỗi polyme
mạch dài
• Sau đó, vật liệu này được bán cho các
cty và được gia công thêm để cho ra sp
cuối cùng. Sau 1 thời gian sử dụng thì
PLA sẽ bị hủy đi hoặc tái chế lại.
• Sản xuất bao bì PLA (polylactic acid) từ vỏ
quả dưa hấu:
- Hiện nay nguồn nguyên liệu từ vỏ quả
dưa hấu rất dồi dào, giá trị không cao nên tận
dụng sản xuất bao bì sẽ phù hợp.
- Vỏ dưa hấu sau khi được nghiền (nếu
vỏ khô bỏ thêm nước) tiến hành lên men acid
lactic để thu được dung dịch acid lactic. Sau
đó tiến hành kết tinh để tinh sạch lactic rồi
tiến hành polyme hóa ta thu được polylactic
acid. Sau đó định hình theo hình dạng theo
yêu cầu.
Vỏ dưa hấu
Nghiền nhỏ
Cấy giống vi khuẩn lactic
Dung dịch acid lactic
Kết tinh để tinh sạch lactic
Polymer hóa
Polylactic acid
Định hình
Sản phẩm
2. PHA
• Poly hydroxylalkanoates hay PHA là một
loại polyme có nhiều hứa hẹn đang được
nghiên cứu để thay thế cho bao bì plastic.
• PHA được biết đến từ nhứng năm 1925.
Hiện nay chúng được tổng hợp từ nhiều
nguồn: cacbon, vi sinh vật hữu cơ khác
nhau có qua qúa trình gia công.
Phương pháp chính để tổng hợp PHA:
• Phương pháp lên men: từ nguồn nguyên liệu
như bắp, khoai, sắn ...ta tách chiết lấy glucose,
lên men đường trong những tế bào chứa PHA,
rửa khuấy đảo giải phóng PHA sau cùng cô đặc
phơi khô trong khuôn.
• Quá trình tổng hợp: dựa trên quá trình phát
triển PHA trong tế bào thực vật. Đây là kỹ thuật
đang được theo đuổi. Quá trình này giông với
quá trình trên nhưng bỏ qua giai đoạn lên men.
Ta sử dụng dung môi để trích ly nhựa từ cây
trồng, sau đó tách loại dung môi. Phương pháp
này rất tốn kém.
II. Vật liệu từ cellulose:
• Cellulose là nguồn nguyên liệu phong phú.
Ko hòa tan trong nước và hầu hết dung
môi hữu cơ. Cellophane (giấy bóng kính)
là 1 trong những dạng phổ biến của bao bì
xenllulose, được sd cho nhiều loại thực
phẩm bởi tính chống thấm dầu, ngăn cản
sự tấn công của vi khuẩn và tính trong
suốt của nó.
Vd: chúng ta có thể gói bánh mì bằng
cellulophan-1, vật liệu phân hủy sinh học
• Ngoài ra cellulose acetate được kết hợp với tinh bột
tạo nên plastic dễ phân hủy bởi vsv. Cellulose cũng
kết hợp với chitozan tạo màng có khả năng thấm khí
và thấm nước cao.
III. Vật liệu từ chitin và chitosan
Chitin được tổng hợp chủ yếu bởi côn trùng, tôm
cua và nấm sợi, là 1 loại composit bền vững tạo bộ
khung ngoài bảo vệ cho chúng. Chitin khi khử
nhóm acetyl sẽ tạo thành chitosan.
1. Chitin
Tên hóa học: poly – N – Acetyl – D – Glucosamine.
Công thức phân tử:
2. Chitosan
Tên hóa học:
Poly - (1,4) –2 –Amino –2 –deoxy –D –glucan
Công thức phân tử:
- Xem thêm -