Polymer phân hủy sinh học

Ngày nay, người ta đã đề ra khá nhiều biện pháp để khắc phục và hạn chế tình trạng ô nhiễm . Một biện pháp đó chính là việc sử dụng các loại vật liệu thân thiện với môi trường . Trong số những vật liệu thân thiện ấy , không thể không kể đến vật liệu polymer phân hủy sinh học .
1.Polyhydroxyalkanoat (PHA)
PHA là một trong những loại polymer phân hủy sinh học được tổng hợp từ bùn bằng quá trình sinh học, bao gồm hai giai đoạn: phân hủy kỵ khí bùn nhờ vi khuẩn thermophilic ở giai đoạn 1 và điều chế PHA từ các hợp chất hữu cơ hòa tan có trong lớp bề mặt của bùn đã phân hủy nhờ Alcaligens Eutrophus ở giai đoạn 2.
Đây là loại polymer phân hủy sinh học hứa hẹn nhất vì chúng là loại nhựa nhiệt dẻo (thermoplastic), có độ bền và độ dai tương tự như polystyren và có thể thay đổi tính chất bằng cách thay đổi thành phần nguyên liệu chế tạo. Thêm vào đó, loại polymer này hoàn toàn bền trong môi trường ẩm và có độ thẩm thấu oxy rất thấp. Công thức hóa học tổng quát của PHA có thể biễu diễn như Hình 1.

2.Polylactic axit
Polylactic axit (PLA) không phải là một polymer mới. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, khả năng điều chế monomer từ nguyên liệu có thể phục hồi (renewable) để thay thế những nguyên liệu truyền thống đang là vấn đề quan tâm trong công nghiệp sản xuất polymer phân hủy sinh học. Lactic axit có dạng phân tử đối xứng đơn giản nhất và tồn tại dưới hai dạng đồng phân lập thể: L- và D-lactic axit (Hình 1.2). Quy trình điều chế lactic axit từ các sản phẩm hóa dầu và từ quá trình lên men tinh bột bắp được biểu diễn trên Hình 3.

D-lactic axit L-lactic axit
Hình 2. Lactic axit

Điều chế lactic axit từ các sản phẩm hóa dầu
Điều chế lactic axit quá trình lên men tinh bột
Hình 3. Quy trình điều chế lactic axit

Quá trình chuyển hóa lactic axit thành hợp chất cao phân tử PLA được thực hiện bằng hai phương pháp:
Phương pháp 1: sử dụng quy trình không dung môi và áp dụng phương pháp chưng cất đặc biệt để chuyển lactic axit thành polylactic axit phân tử lượng thấp. Sau đó khử trùng hợp để tạo thành vòng, thường gọi là lactide. Lactide được duy trì ở dạng lỏng và được làm tinh khiết bằng quá trình trưng cất. Quá trình mở vòng lactide trong điều kiện có xúc tác sẽ tạo thành PLA có khối lượng xác định.
Phương pháp 2: sử dụng quy trình có dung môi, trong đó polymer có phân tử lượng lớn được tạo thành nhờ quá trình trùng ngưng trực tiếp sử dụng trong quá trình chưng cất đẳng phí (đồng sôi) để tách nước liên tục.

Hình 4. Quy trình điều chế PLA
3.Polyvinyl alcolhol (PVA)
Polyvinyl alcolhol là một loại polymer tổng hợp có thể hòa tan trong nước, thu được bằng cách xà phòng hóa polyvinyl axetat với NaOH. Tính chất của PVA biến đổi theo trọng lượng phân tử và mức độ thủy phân. PVA được sử dụng làm vật liệu bao bì cho các hóa chất nông nghiệp, màng phủ nông nghiệp, có thể dùng làm túi đựng quần áo chưa giặt trong bệnh viện.
Các chủng vi sinh vật phân hủy PVA không chỉ vi khuẩn mà còn mốc meo, men, men rượu, men bia và nấm. Các vi sinh vật thường có trong đất trồng, phân hữu cơ hoặc bùn hoạt hóa. Môi trường mà PVA phân hủy là phân hữu cơ, đất trồng, biển, môi trường kỵ khí…
Hy vọng qua bài viết này , các bạn sẽ có thêm những kiến thức bổ ích về vật liệu polymer phân hủy sinh học – câu trả lời tốt nhất cho bài toán quản lý chất thải nhựa tổng hợp hiện nay.
Nguồn : vatlieu.org