›
›

Khóa luận Nghiên cứu chế tạo nhựa dễ phân hủy sinh học đi từ tinh bột cây giong riềng dựa trên nền nhựa PVA - Sái Thị Tam

pdf 51 trang huongle 830
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu chế tạo nhựa dễ phân hủy sinh học đi từ tinh bột cây giong riềng dựa trên nền nhựa PVA - Sái Thị Tam", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_nghien_cuu_che_tao_nhua_de_phan_huy_sinh_hoc_di_tu.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu chế tạo nhựa dễ phân hủy sinh học đi từ tinh bột cây giong riềng dựa trên nền nhựa PVA - Sái Thị Tam

  1. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001 : 2008 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Giảng viên hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Văn Dƣỡng Sinh viên : Sái Thị Tam HẢI PHÒNG - 2012 Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 1
  2. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHỰA DỄ PHÂN HỦY SINH HỌC ĐI TỪ TINH BỘT CÂY GIONG RIỀNG DỰA TRÊN NỀN NHỰA PVA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Sinh viên : Sái Thị Tam Giảng viên hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Văn Dƣỡng HẢI PHÒNG - 2012 Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 2
  3. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Sái Thị Tam Mã SV: 120172 Lớp: MT1202 Ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo nhựa dễ phân hủy sinh học đi từ tinh bột cây giong riềng dựa trên nền nhựa PVA” Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 3
  4. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ). 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán. 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 4
  5. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ và tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hƣớng dẫn: Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ và tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hƣớng dẫn: Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2012 Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày tháng năm 2012 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Người hướng dẫn Sái Thị Tam TS. Nguyễn Văn Dƣỡng Hải Phòng, ngày tháng năm 2012 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 5
  6. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp: 2. Đánh giá chất lƣợng của khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu ): 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn (ghi cả số và chữ): Hải Phòng, ngày 6 tháng 12 năm 2012 Cán bộ hƣớng dẫn (họ tên và chữ ký) TS. Nguyễn Văn Dưỡng Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 6
  7. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Dưỡng đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình em thực hiện đề tài khóa luận này. Em cũng gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy cô trong khoa Kỹ thuật môi trường và toàn thể các thầy cô đã dạy em trong suốt khóa học tại trường ĐHDL Hải Phòng. Và em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới bạn bè và gia đình đã động viên và tạo điều kiện giúp đỡ em trong việc hoàn thành khóa luận này. Do hạn chế về thời gian cũng như trình độ hiểu biết nên đề tài nghiên cứu này không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy, các cô để bản báo cáo được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, tháng 12 năm 2012 Sinh viên Sái Thị Tam Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 7
  8. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 3 1.Tổng quan về ngành sản xuất nhựa trên thế giới và Việt Nam 3 1.1. Đặc điểm chung của ngành nhựa thế giới 3 1.1.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ nhựa 3 1.2. Đặc điểm chung về ngành hàng nhựa Việt Nam 5 2. Các loại nhựa để sản xuất bao bì 8 2.1.PE (Polyethylene) 8 2.3. PVC (Polyvinylchloride) 10 2.4. PC (Polycarbonat) 11 2.5. PET (Polyethylene terephthalate) 11 3. Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học ở Việt Nam và trên Thế Giới 12 3.1.Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học trên thế giới 12 3.1.1. Các nghiên cứu trong lĩnh vực sản xuất nhựa sinh học 12 3.1.3. Tính chất và sử dụng của nhựa sinh học 18 3.1.3.1. Tính chất 18 3.1.3.2. Ứng dụng 18 3.2. Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học ở Việt Nam 23 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 26 2.1. Dụng cụ, hóa chất 26 2.1.1. Dụng cụ 26 2.1.2. Hóa chất và nguyên liệu 26 2.2. Qui trình chế tạo nhựa phân hủy sinh học 27 2.2.1. Thu hồi tinh bột giong riềng 27 2.2.2. Tổ hợp tinh bột trên nền nhựa nhiệt dẻo PVA 27 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1. Đánh giá độ bền cơ lý của nhựa 29 3.1.1. Độ bền cơ lý của nhựa chế tạo từ tinh giong riềng 29 3.1.2.Ảnh hƣởng của hàm lƣợng nhựa thông đến độ bền kéo của nhựa 31 3.2. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nhựa 32 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 8
  9. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 9
  10. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Độ bề cơ lý của các mẫu nhựa chế tạo từ tinh bột giong riềng. Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng nhựa thông đến độ bền kéo của nhựa biến tính bằng tinh bột giong riềng. Bảng 3.3. Sự phân hủy sinh học của nhựa trong các môi trƣờng khác nhau sau khoảng thời gian 1 tháng. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sản phẩm màng che phủ đất dễ phân hủy sinh học của Viện hóa học công nghiệp Hình 1.2. Sản xuất hộp nhựa từ tinh bột ngô Hình 2.1. Hình ảnh một số nguyên liệu dùng chế tạo nhựa Hình 2.2. Nguyên liệu và bột giong riềng thành phẩm Hình 3.1. Độ bền cơ lý của các mẫu nhựa chế tạo từ tinh bột giong riềng Hình 3.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng nhựa thông đến độ bền kéo của nhựa biến tính bằng tinh bột giong riềng. Hình 3.3. Theo dõi sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trƣờng nƣớc thải sinh hoạt Hình 3.4 Theo dõi sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trƣờng rác thải ở điều kiện hiếu khí Hình 3.5. Theo dõi sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trƣờng đất Hình 3.6. Theo dõi sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trƣờng rác thải ở điều kiện kị khí và kị khí có bổ sung chế phẩm EM Hình 3.7. Sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trƣờng rác thải ở điều kiện hiếu khí sau thời gian 30 ngày Hình 3.8. Sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trƣờng rác thải ở điều kiện kị khí sau thời gian 30 ngày Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 10
  11. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hình 3.9. Sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trƣờng rác thải ở điều kiện kị khí có bổ sung chế phẩm EM sau thời gian 30 ngày CÁC TỪ VIẾT TẮT - PVA : Polyvinylancol - PET : Polyetylenterephtalat - PE : Polyetilen - PP : Polypropylen - PVC : Polyvinylchloride - PC : Polycarbonat - PBSA : Polybutylen succinat adipat - VSV : Vi sinh vật - ASTM : Hiệp hội tiêu chuẩn thử nghiệm và vật liệu Mỹ - DN : Doanh nghiệp - Tp.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 11
  12. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng MỞ ĐẦU Môi trƣờng là một nhân tố có ảnh hƣởng quyết định đến sự tồn tại và phát triển của mỗi con ngƣời, mỗi quốc gia trên thế giới. Chính vì vậy, bảo vệ môi trƣờng và đảm bảo phát triển bền vững là vấn đề có tính sống còn đối với mỗi dân tộc, mỗi quốc gia. Thế giới ngày nay phải đối mặt từng ngày với các hiểm họa về môi trƣờng do chính con ngƣời góp phần tạo ra. Hành tinh chúng ta đang bị quá tải về các loại rác thải không phân hủy, trong đó các loại bao bì sản xuất từ nhựa chiếm một tỉ trọng đáng kể. Nhiều nƣớc ở Châu Âu đã ý thức đƣợc điều này từ rất sớm nên họ đã dừng xả các loại rác này vào tự nhiên, các siêu thị đã không còn phát hành các loại túi nhựa cho khách hàng vốn là các loại bao bì đƣợc yêu thích và phổ biến trong thập kỷ trƣớc. Bên cạnh đó, các nhà khoa học đã không ngừng tìm tòi và chế tạo ra các loại vật liệu polime có nguồn gốc từ thiên nhiên. Ƣu điểm của các loại vật liệu này là có thể gia công bằng các công nghệ sản xuất nhựa truyền thống nhƣ khuôn gia nhiệt, ép phun, đùn thổi, v.v nhƣng mặt khác sau khi sử dụng các vật liệu này có thể bị phân hủy hoàn toàn trong vòng vài tháng đến vài năm do đó không gây ô nhiễm môi trƣờng nặng nề nhƣ các loại túi nhựa truyền thống trƣớc đây. Trƣớc tình trạng nguồn nguyên liệu sản xuất nhựa hóa học ngày càng khan hiếm, cùng với những tác hại do việc sản xuất và tiêu hủy các sản phẩm nhựa truyền thống nói chung và đặc biệt là túi nilon nói riêng thì đã có một làn sóng hạn chế sử dụng bao bì nilon lan rộng khắp các quốc gia. Điều này sẽ tạo ra một nhu cầu rất lớn đối với các loại túi thay thế làm bằng vật liệu có khả năng tái sinh giúp bảo vệ môi trƣờng, bao gồm các loại túi có thể tái sử dụng và túi dễ phân huỷ. Các loại bao bì nhựa sinh học với lợi thế nhƣ bảo vệ môi trƣờng và an toàn cho sức khỏe ngƣời sử dụng. Ngoài ra quá trình sản xuất bao bì sinh học tiêu thụ ít năng lƣợng và thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính ít hơn bao bì các loại bao bì truyền thống. Bao bì sinh học cũng có lợi thế về mặt chi phí hơn túi nilon, Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 12
  13. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng bao gồm cả chi phí xử lý rác, quá trình sản xuất nhựa sinh học không bị phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu hóa thạch đang ngày càng khan hiếm. Đó là những xu hƣớng mà bao bì sinh học đƣợc ủng hộ hơn bao bì truyền thống. Ở nƣớc ta việc sử dụng các loại sản phẩm bao bì dễ phân hủy sinh học vẫn chƣa thật phổ biến, một phần do chƣa tạo đƣợc thói quen sử dụng loại sản phẩm này cho ngƣời dân. Mặt khác, vẫn chƣa có nhiều sản phẩm nhựa dễ phân hủy sinh học đƣợc đƣa ra thị trƣờng, việc sản xuất loại sản phẩm này mới đang mang tính chất thử nghiệm và công nghệ sản xuất chƣa đƣợc phổ biến rộng rãi và chƣa có những bằng chứng tin cậy, thuyết phục nên vẫn còn gây ra nhiều hoài nghi cho ngƣời dùng, liệu đó có phải nhựa dễ phân hủy sinh học hay không? Với mong muốn bƣớc đầu có thể chế tạo ra một loại nhựa sản xuất bao bì từ tinh bột có khả năng phân hủy sinh học, em đã chọn nghiên cứu đề tài khóa luận tốt nghiệp là: “Nghiên cứu chế tạo nhựa dễ phân hủy sinh học đi từ tinh bột cây giong riềng dựa trên nền nhựa PVA”. Nhiệm vụ chính của đề tài : - Chế tạo nhựa sinh học từ tinh bột giong riềng kết hợp với nền nhựa PVA trong dung môi Glyxerin với chất trợ tƣơng hợp là nhựa thông. - Khảo sát các đặc tính cơ lý của nhựa - Khảo sát khả năng phân hủy sinh học của nhựa trong các điều kiện môi trƣờng khác nhau. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 13
  14. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG I:TỔNG QUAN 1.Tổng quan về ngành sản xuất nhựa trên thế giới và Việt Nam [6], [7], [8] 1.1. Đặc điểm chung của ngành nhựa thế giới 1.1.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ nhựa Ngành nhựa thế giới có tốc độ phát triển ổn định nhờ nhu cầu ngày càng tăng, đặc biệt ở khu vực châu Á. Tốc độ tăng trƣởng trung bình của ngành nhựa là 9% trong vòng 50 năm qua. Mặc dù cuộc khủng hoảng kinh tế 2008 tác động lớn tới nhiều ngành công nghiệp nhƣng ngành nhựa vẫn tăng trƣởng 3% trong các năm 2009 và 2010. Năm 2010, sản lƣợng nhựa thế giới hồi phục mạnh mẽ lên 300 triệu tấn, cao hơn 32% sản lƣợng của 2009. Sản lƣợng thế giới năm 2009 giảm chủ yếu do giá thành sản xuất leo thang và ảnh hƣởng của kinh tế suy thoái. Ngành nhựa đƣợc chia ra thành nhiều phân khúc nhỏ dựa trên sản phẩm nhƣ nhựa bao bì, nhựa xây dựng, phụ kiện xe hơi, thiết bị điện tử, Tăng trƣởng của các phân khúc này phụ thuộc lớn vào nhu cầu cho sản phẩm nhựa và tăng trƣởng của các ngành sản phẩm cuối. Phân khúc sản xuất bao bì : Chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng sản phẩm nhựa đƣợc sản xuất (40%): Giá trị của phân khúc sản xuất bao bì đƣợc dự báo sẽ đạt khoảng 180 tỷ USD năm 2011. Tăng trƣởng trung bình 4%/năm phụ thuộc vào sự tăng trƣởng của các phân khúc sản phẩm cuối cùng nhƣ: Thực phẩm, đồ uống, dƣợc phẩm Đây chủ yếu là các ngành ít bị ảnh hƣởng của khủng hoảng tài chính nên dự báo tăng trƣởng phân khúc này sẽ ổn định trong 2011. Vật liệu xây dựng: Chiếm tỷ trọng 20% nhƣng trong các năm 2009-2010, phân khúc này chịu ảnh hƣởng tiêu cực bởi khủng hoảng kinh tế và cắt giảm xây dựng công tại Mỹ và Châu Âu - 2 thị trƣờng lớn nhất. Tuy nhiên, nhựa xây dựng đƣợc dự báo sẽ phục hồi trong giai đoạn 2011-2012 với nhu cầu cho ống nhựa thế giới tăng 4.5%/năm lên 8.2 tỷ mét. Tăng trƣởng cao nhất sẽ ở các quốc gia đang phát triển Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 14
  15. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng nhƣ Trung Quốc (30% nhu cầu thế giới) và Nhật Bản do nhu cầu tái xây dựng sau động đất. Khu vực Tây Âu, Bắc Mỹ tuy mức tăng chậm lại nhƣng vẫn là những quốc gia tiêu thụ lƣợng ống nƣớc nhiều nhất. Dự kiến giá trị sản phẩm ống nhựa (tỷ trọng lớn nhất) sẽ tăng 6.6% lên 38.6 tỷ USD trong giai đoạn 2010- 2015 tại thị trƣờng Mỹ. Phụ kiện xe hơi (7%): Tăng trƣởng ở thị trƣờng châu Á trung bình 5%. Dự báo sẽ ảnh hƣởng tiêu cực bởi tình hình sóng thần và động đất tại Nhật Bản, một trong những nƣớc sản xuất phụ kiện ôtô lớn. Thiết bị điện tử (5.6%): Với nhu cầu cho các thiết bị điện tử nhƣ laptop, ti vi, máy in Tăng dần ở Ấn Độ, Đông Nam Á, Trung Quốc, phân khúc có tiềm năng tăng trung bình 5% / năm. 1.1.2. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ nhựa tái chế So với các sản phẩm khác, nhựa tái chế là sản phẩm khá mới mẻ và đang ngày càng đƣợc ƣa chuộng, đặc biệt là ở các nƣớc phát triển do đặc tính thân thiện với môi trƣờng và mục đích tiết kiệm năng lƣợng do có thể tái chế nhựa. Sản lƣợng nhựa tái chế tăng trung bình 11% trong 10 năm qua, là một trong những phân ngành có tăng trƣởng ấn tƣợng nhất trong ngành nhựa thế giới. Tính đến 2009, tỷ lệ nhựa tái chế tại các nƣớc châu Âu nhƣ Pháp, Đức chiếm 15-30% và tỷ lệ cao nhất cao nhất tại Anh với 40%. Từ 2006, nguồn cung cho nhựa tái chế đã tăng mạnh nhƣng vẫn chƣa đủ cho nhu cầu.  Sản phẩm và triển vọng: Các sản phẩm nhựa có thể tái chế hiện nay chủ yếu là sản phẩm của phân ngành bao bì nhựa nhƣ các chai nhựa PET, bao bì thực phẩm Trong những năm gần đây, số lƣợng chai nhựa PET tái chế tăng gấp đôi, chiếm 30% tổng lƣợng chai PET đƣợc tiêu thụ trên thế giới. Đây cũng là tăng trƣởng ấn tƣợng nhất trong các phân khúc bao bì nhựa. Nhu cầu cho nhựa tái chế tại các Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 15
  16. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng quốc gia phát triển đang ngày càng cao dẫn tới nhu cầu tăng cho hạt nhựa PET, nguyên liệu chính sản xuất nhựa có thể tái chế. Tiêu thụ hạt nhựa PET vƣợt 500,000 tấn trong năm nay và có khả năng vƣợt 600,000 tấn trong các năm tới. Triển vọng tăng trƣởng của nhựa PET tái chế là rất lớn. Theo cơ quan bảo vệ môi trƣờng của Mỹ chai nhựa tái chế chiếm khoảng 2% số lƣợng nhựa tái chế tại Mỹ. Với mục tiêu 25% số nhựa tiêu thụ sẽ đƣợc sản xuất từ nhựa tái chế, thị phần và sản lƣợng chai nhựa PET sẽ càng tăng.  Công nghệ: Loại máy quan trọng nhất trong sản xuất nhựa PET là máy thổi khuôn. Loại cơ bản nhất là máy thổi khuôn một bậc (Single Stage Blow Molding machine), đƣợc đƣa vào sử dụng từ 1975, có thể thổi đƣợc chai lọ trong mọi hình dáng và kích cỡ. Máy ép thổi (Injection Molding machine) đƣợc sử dụng để tạo khuôn trƣớc khi đƣa vào máy thổi. Máy thổi khuôn cải tiến có hai bậc (Two Stage Blow Molding machine) bao gồm cả công nghệ ép thổi và kéo đùn thổi, linh hoạt hơn máy một bậc và có thể tạo ra khoảng 4,000 – 6,000 chai/giờ, tùy đời máy. Máy thổi hiện đại nhất hiện nay kết hợp cả hai loại máy trên (Integrated Two Stage Blow Molding Machine), thích hợp để sản xuất từng lô chai nhỏ với bề mặt nhẵn. Công nghệ càng tiên tiến, năng suất sản xuất càng cao. Ngoài ra, trên thị trƣờng hiện có máy ép thổi và thổi khuôn bán tự động và tự động hoàn toàn. 1.2. Đặc điểm chung về ngành hàng nhựa Việt Nam Kể từ năm 2000 trở lại đây, ngành công nghiệp sản xuất nhựa của Việt Nam đã duy trì tốc độ tăng trƣởng cao nhờ tiêu dùng trong nƣớc và xuất khẩu khẩu tăng mạnh. Tiêu thụ nhựa bình quân theo đầu ngƣời tại Việt Nam năm 1975 chỉ ở mức 1kg/năm và không có dấu hiệu tăng trƣởng cho đến năm 1990. Tuy nhiên, kể từ năm 2000 trở đi, tiêu thụ bình quân đầu ngƣời đã tăng trƣởng đều đặn và đạt ở mức 12kg/năm và đỉnh cao là năm 2008 là 34kg/ngƣời. Chính phủ hy vọng đến năm 2010 sức tiêu thụ bình quân đầu ngƣời sẽ là 40kg/năm. Tiêu thụ sản phẩm nhựa tăng đã tạo ra một làn sóng đầu tƣ trực tiếp nƣớc ngoài Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 16
  17. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng tại Việt Nam, tạo điều kiện thuận lợi cho ngành xây dựng, giao thông vận tải và các ngành sản xuất khác phát triển. Hiện tại, Việt Nam có khoảng 1.400 doanh nghiệp (DN) nhựa. Riêng tại TP.HCM, đã thu hút hơn 80% doanh nghiệp nhựa của cả nƣớc. Giá trị hàng hóa xuất khẩu mỗi năm của ngành đạt gần 400 triệu USD, với các sản phẩm thế mạnh là bao bì, sản phẩm nhựa tiêu dùng, nhựa xây dựng và sản phẩm nhựa kĩ thuật cao. Tại thị trƣờng trong nƣớc, sản phẩm nhựa do các doanh nghiệp Việt Nam sản xuất đã có mặt trong hầu hết các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, thủy sản, xây dựng, điện – điện tử. Những sản phẩm đòi hỏi kỹ thuật cao nhƣ ống dẫn dầu, đồ nhựa cho ô tô và máy vi tính cũng đƣợc các doanh nghiệp nhựa Tiền Phong, Phƣơng Đông, Tân Tiến, Bình Minh sản xuất thành công. Mặt khác, doanh nghiệp nhựa Việt Nam đang quan tâm tìm kiếm nguồn nguyên liệu nhựa ổn định, tìm kiếm cơ hội hợp tác với đối tác liên doanh, chuyển giao công nghệ sản xuất sản phẩm nhựa công nghệ cao. * Những khó khăn Trên thị trƣờng, nhu cầu các sản phẩm sản xuất sản xuất bằng nguyên liệu nhựa rất lớn.Ngoài các sản phẩm ra dụng, nguyên liệu nhựa còn đƣợc sử dụng trong các ngành điện – điện tử, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng, bao bì, giao thông .Nhu cầu lớn nhƣng trên thị trƣờng có rất nhiều nhà cung cấp. Trong và ngoài nƣớc nên áp lực cạnh tranh ngày càng gay gắt. . Hiện nay, mỗi năm ngành Nhựa cần trung bình khoảng 2,2 triệu tấn các loại nguyên liệu đầu vào nhƣ PE, PP, chƣa kể hàng trăm loại hóa chất phụ trợ khác nhau, trong khi khả năng trong nƣớc mới chỉ đáp ứng đƣợc khoảng 450.000 tấn nguyên liệu nên phụ thuộc khá lớn vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu. Giá thành sản xuất của ngành Nhựa bị biến động theo sự biến động của giá cả nguồn nguyên liệu nhập khẩu, đặc biệt là sự biến động về giá của hai loại nguyên liệu đƣợc sử dụng nhiều trong sản xuất là PP và PE với mức tăng trung bình là 13%. Số lƣợng mẫu mã, chủng loại sản phẩm nhựa sản xuất của Việt Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 17
  18. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Nam còn đơn điệu, chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu đa dạng của các nhà nhập khẩu, của các ngành kinh tế sử dụng sản phẩm nhựa kỹ thuật và của ngƣời tiêu dùng. Ngành công nghiệp tái chế phế liệu nhựa của Việt Nam chƣa phát triển, hệ thống thu gom phế liệu nhựa chƣa hữu hiệu, trong khi đó việc nhập phế liệu theo quy định hiện hành là rất hạn chế nên trong nƣớc không cung cấp đƣợc nguyên liệu nhựa tái chế đạt chất lƣợng và giá cả cạnh tranh, giúp các doanh nghiệp giảm giá thành sản phẩm. Giá nhựa nguyên liệu chịu tác động của giá xăng dầu trên thế giới, mà đây lại là mặt hàng rất nhạy cảm trƣớc các tinh hình chiến sự, kinh tế thế giới . Vài năm nay các doanh nghiệp luôn phải sản xuất ở tình trạng giá nguyên liệu đứng ở mức cao. * Phát triển của các doanh nghiệp nhựa Việt Nam vẫn mang nặng tính tự phát, chƣa theo quy hoạch Những năm gần đây, ngành nhựa Việt Nam phát triển khá nhanh với tốc độ tăng trƣởng bình quân đạt 20 - 25%/năm. Toàn ngành hiện có hơn 1.000 doanh nghiệp, trong đó hơn 90% là doanh nghiệp tƣ nhân. Sản phẩm nhựa của Việt Nam đƣợc tiêu thụ rộng rãi ở thị trƣờng nội địa và xuất khẩu tới hơn 40 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới. Các doanh nghiệp tƣ nhân ngành nhựa thƣờng tập trung sản xuất những mặt hàng ăn khách, dẫn đến tình trạng chồng chéo, cạnh tranh lẫn nhau, gây lãng phí về vốn và ít hiệu quả kinh tế. Một khó khăn nữa là cho đến nay chƣa có một trung tâm hay trƣờng đào tạo nhân lực bài bản cho ngành nhựa. Vì vậy, các doanh nghiệp gặp rất nhiều khó khăn trong tuyển dụng cán bộ quản lý, kỹ thuật và công nhân lành nghề. * Một số giải pháp chủ yếu để ngành nhựa Việt Nam tiếp tục phát triển với tốc độ cao, phù hợp với xu thế hội nhập - Thứ nhất: Tập trung nguồn vốn đầu tƣ cho các lĩnh vực chiến lƣợc phát triển ngành nhựa. Với mục tiêu ngành nhựa trở thành một ngành mũi nhọn cần phải tập trung đầu tƣ vào các lĩnh vực nhƣ: Sản xuất nguyên liệu, chú trọng sản Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 18
  19. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng xuất các loại nguyên liệu mà trong nƣớc có nhu cầu lớn và Việt Nam có lợi thế. Đẩy mạnh đầu tƣ vào các dự án sản xuất khuôn mẫu, trục in, thiết bị, phụ tùng có nhu cầu cao, chất lƣợng tốt, phục vụ cho việc sản xuất hàng nhựa cao cấp và các sản phẩm nhựa xuất khẩu. Đối với việc đầu tƣ sản xuất sản phẩm chất lƣợng cao thay thế hàng nhập khẩu, cần chuyển dịch mạnh cơ cấu đầu tƣ sản phẩm, đó là tập trung vào các loại sản phẩm nhựa kỹ thuật và vật liệu xây dựng, đây là những sản phẩm có nhu cầu rất lớn trên thị trƣờng - Thứ hai: Triển khai thực nghiệm gắn với ứng dụng và khoa học công nghệ vào thực tế sản xuất. Đây là yêu cầu thực tế để đáp ứng mục tiêu trƣớc mắt cũng nhƣ lâu dài của sự phát triển của các doanh nghiệp nhựa Việt Nam. Ngoài ra, để phát triển bền vững, cần phải sớm đầu tƣ vào các doanh nghiệp thu gom, phân loại phế thải nhựa, xử lý để tái sử dụng, hình thành hệ thống doanh nghiệp sản xuất, chế biến nhựa tái sinh và sử dụng nhựa tái sinh, góp phần vào việc sử dụng tiết kiệm nguyên, nhiên vật liệu, giảm giá đầu vào. - Thứ ba: Cần nâng cao chất lƣợng lập, thẩm định và phê duyệt dự án đầu tƣ làm cơ sở nâng cao hiệu quả sử dụng vốn đầu tƣ cho phát triển ngành nhựa. Đa dạng hóa các hình thức huy động vốn đầu tƣ và lựa chọn hình thức huy động vốn đầu tƣ thích hợp. - Thứ tư: Tăng cƣờng đào tạo nguồn nhân lực có chất lƣợng cao, đáp ứng yêu cầu hội nhập và phát triển của ngành nhựa. Để nâng cao chất lƣợng nguồn nhân lực, các doanh nghiệp nhựa Việt Nam cần liên kết với các cơ sở đào tạo, nghiên cứu để đào tạo lại lực lƣợng lao động hiện có. Đồng thời, doanh nghiệp phải có chính sách tuyển chọn, bố trí, sử dụng, đãi ngộ hợp lý đối với lao động có trình độ. 2. Các loại nhựa để sản xuất bao bì [1], [2], [3], [4] 2.1.PE (Polyethylene) Đặc tính: - Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng loáng, mềm dẻo. - Chống thấm nƣớc và hơi nƣớc tốt. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 19
  20. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng - Chống thấm khí O2, CO2, N2 và dầu mỡ đều kém. - Chịu đƣợc nhiệt độ cao (dƣới 2300C) trong thời gian ngắn. - Bị căng phồng và hƣ hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy nhƣ Alcol, Axêton, H2O2 - Có thể cho khí, hƣơng thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp thu giữ mùi trong bản thân bao bì, và cũng chính mùi này có thể đƣợc hấp thụ bởi thực phẩm đƣợc chứa đựng, gây mất giá trị cảm quan của sản phẩm. Công dụng: - Làm túi xách các loại, thùng (can) có thể tích từ 1 đến 20 lít với các độ dày khác nhau. - Sản xuất nắp chai. Do nắp chai bị hấp thụ mùi nên chai đựng thực phẩm đậy bằng nắp PE phải đƣợc bảo quản trong một môi trƣờng không có chất gây mùi. 2.2. PP (Polypropylen) Đặc tính: - Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo nhƣ PE, không bị kéo giãn dài do đó đƣợc chế tạo thành sợi. Đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ. - Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ. - Chịu đƣợc nhiệt độ cao hơn 1000C. Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì PP (1400C) cao so với PE có thể gây chảy, hƣ hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thƣờng ít dùng PP làm lớp trong cùng. - Có tính chất chống thấm O2, hơi nƣớc, dầu mỡ và các khí khác. Công dụng: - Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm nhặt. - Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lƣơng thực, ngũ cốc có số lƣợng lớn. - PP cũng đƣợc sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nƣớc, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để mở Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 20
  21. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng bao bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì. 2.3. PVC (Polyvinylchloride) - Sản phẩm PVC trƣớc đây (1920 trở đi) đƣợc sử dụng với số lƣợng rất lớn, nhƣng ngày nay đã bị PE vƣợt qua. Hiện nay, PVC phần lớn dùng bao bọc dây cáp điện, làm ống thoát nƣớc, áo mƣa, màng nhựa gia dụng - Trong PVC có chất vinylchoride, thƣờng đƣợc gọi là VCM có khả năng gây ung thƣ (phát hiện 1970 ) Đặc tính: Bao bì PVC có những khuyết điểm nhƣ sau : - Tỉ trọng: 1,4g/cm2 cao hơn PE và PP nên phải tốn một lƣợng lớn PVC để có đƣợc một diện tích màng cùng độ dày so với PE và PP. - Chống thấm hơi, nƣớc kém hơn các loại PE, PP. - Có tính giòn, không mềm dẻo nhƣ PE hoặc PP. Để chế tạo PVC mềm dẻo dùng làm bao bì thì phải dùng thêm chất phụ gia. - Loại PVC đã đƣợc dẻo hóa bởi phụ gia sẽ bị biến tính cứng giòn sau một khoảng thời gian. - Mặc dù đã khống chế đƣợc dƣ lƣợng VCM thấp hơn 1ppm là mức an toàn cho phép, nhƣng ở Châu Âu, PVC vẫn không đƣợc dùng làm bao bì thực phẩm dù giá thành rẻ hơn bao bì nhựa khác. Công dụng: - Sử dụng làm nhãn màng co các loại chai, bình bằng nhựa hoặc màng co bao bọc các loại thực phẩm bảo quản, lƣu hành trong thời gian ngắn nhƣ thịt sống, rau quả tƣơi . - Ngoài ra, PVC đƣợc sử dụng để làm nhiều vật gia dụng cũng nhƣ các lọai sản phẩm thuộc các ngành khác. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 21
  22. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 2.4. PC (Polycarbonat) Đặc tính: - Tính chống thấm khí, hơi cao hơn các loại PE, PVC nhƣng thấp hơn PP, PET. - Trong suốt, tính bền cơ học và độ cứng vững rất cao, khả năng chống mài mòn và không bị tác động bởi các thành phần của thực phẩm. - Chịu nhiệt cao (trên 1000C ). Công dụng: - Với khả năng chịu đƣợc nhiệt độ cao nên PC đƣợc dùng làm bình, chai, nắp chứa thực phẩm cần tiệt trùng. - Màng PC có tính chống thấm khí, hơi kém, giá thành PC cao gấp ba lần PP, PET, PP nên ít đƣợc sử dụng. 2.5. PET (Polyethylene terephthalate) Đặc tính: - PET là một loại bao bì thực phẩm quan trọng có chể tạo màng hoặc tạo dạng chai lọ do bởi các tính chất : - Bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng sự mài mòn cao, có độ cứng vững cao. - Trơ với môi trƣờng thực phẩm. - Trong suốt. - Chống thấm khí O2, và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác. - Khi đƣợc gia nhiệt đến 2000C hoặc làm lạnh ở 900C, cấu trúc hóa học của mạch PET vẫn đƣợc giữ nguyên, tính chống thấm khí hơi vẫn không thay đổi khi nhiệt độ khoảng 1000C Công dụng: Do tính chống thấm rất cao nên PET đƣợc dùng làm chai, bình đựng nƣớc tinh khiết, nƣớc giải khát có gas . Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 22
  23. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 3. Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học ở Việt Nam và trên Thế Giới [7], [8] 3.1.Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học trên thế giới 3.1.1. Các nghiên cứu trong lĩnh vực sản xuất nhựa sinh học Nhựa sinh học hay còn gọi là nhựa hữu cơ là một dạng chất dẻo có nguồn gốc từ các nguồn sinh khối tái tạo nhƣ dầu thực vật, tinh bột ngô, bột đậu hay vi sinh vật, chứ không phải nhiên liệu hoá thạch nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ. So với nhựa truyền thống có nguồn gốc từ hóa dầu nhƣ Polypropylen, Polyetylen, Polyvinylclorua Do có khả năng phân hủy thành các thành phần cơ bản nhƣ CO2 và H2O sau một khoảng là nguồn thay thế cho cả nhựa truyền thống và hỗn hợp nhựa truyền thống. Hầu hết các nhựa tổng hợp có nguồn gốc từ nguyên liệu hóa thạch và không có khả năng phân hủy sinh học. Trong khi đó, nguồn nguyên liệu hóa thạch cũng có giới hạn. Với giá dầu tăng cao và mối đe dọa của sự biến đổi khí hậu hiện nay, sản phẩm nhựa sinh học sẽ là một trong những sự lựa chọn thay thế nhựa truyền thống đồng thời góp phần nâng cao sức khỏe và bảo vệ môi trƣờng. Khả năng phân hủy sinh học (PHSH) của nhựa phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của vật liệu và vào thành phần của sản phẩm vật liệu mà không phải phụ thuộc vào nguyên liệu đầu sản xuất ra chúng. Do vậy nhựa phân hủy sinh học có thể đƣợc chế tạo từ nhựa tự nhiên và nhựa tổng hợp. Nhựa tự nhiên phân hủy sinh học trƣớc hết đi từ các nguồn sẵn có (nhƣ tinh bột) và có thể đƣợc chế tạo hoặc bằng con đƣờng tự nhiên hoặc con đƣờng tổng hợp từ các nguồn sẵn có. Nhựa tổng hợp phân hủy sinh học đi từ các nguồn không tái tạo - từ sản phẩm dầu mỏ Nhiều loại nhựa đƣợc thông báo là “ phân hủy sinh học “ nhƣng thực tế là “ Bẻ gãy sinh học “, “ thủy phân sinh học “, hoặc “phân hủy quang sinh học “. Những loại nhựa khác nhau này đƣợc gọi dƣới một tên chung là “ Nhựa phân hủy trong môi trƣờng “. Các loại nhựa phân hủy sinh học đƣợc xem xét dƣới góc độ cơ chế phân hủy. Các cơ chế đó là: Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 23
  24. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng - Phân hủy sinh học: Hiệp hội tiêu chuẩn thử nghiệm và vật liệu Mỹ (ASTM) định nghĩa phân hủy sinh học là khả năng xảy ra phân hủy thành CO2, khí metan, nƣớc, các hợp chất vô cơ hoăc sinh khối, trong đó cơ chế áp đảo là enzym của vi sinh vật đo đƣợc bằng các thử nghiệm chuẩn trong một thời gian xác định phản ánh đƣợc điều kiện phân hủy. Phân hủy sinh học là phân hủy do hoạt động của vi sinh vật gây ra, đặc biệt do hoạt động của enzym dẫn đến thay đổi lớn về cấu trúc hóa học của vật liệu. Về cơ bản nhựa phân hủy sinh học cần phân hủy rõ ràng trong một thời gian ấn định thành những phân tử đơn giản có trong môi trƣờng nhƣ CO2 và nƣớc. Tốc độ phân hủy sinh học phụ thuộc nhiều vào độ dày và hình học của sản phẩm. Tốc độ phân hủy nhanh thƣờng xảy ra với màng mỏng. Sản phẩm với kích thƣớc dày nhƣ dạng tấm, khay đựng thực phẩm, dao, thìa, nĩa, cần đến khoảng một năm để phân hủy. - Chôn ủ: Nhựa phân hủy sinh học bằng phƣơng pháp chôn ủ sẽ phân hủy sinh học và phân rã trong một hệ chôn ủ (thƣờng 12 tuần) ở nhiệt độ cao hơn 500C. Phần thu đƣợc phải đáp ứng tiêu chuẩn chất lƣợng về hàm lƣợng kim loại nặng, độ độc sinh thái và không nhìn thấy mảnh polyme dƣ. Nhựa chôn ủ là một dạng của nhựa phân hủy sinh học ASTM định nghĩa nhựa chôn ủ nhƣ sau: “ Đó là nhựa có khả năng xảy ra phân hủy sinh học ở môi trƣờng chôn ủ, rằng nhựa sau đó không thể phân biệt bằng mắt trần đƣợc nữa, phân hủy thành CO2, nƣớc, hợp chất vô cơ và sinh khối với tốc độ phù hợp với vật liệu ủ ( ví dụ nhƣ xenlulozơ ) “. - Thủy phân – phân hủy sinh học và quang – phân hủy sinh học: Polyme thủy phân – phân hủy sinh học và quang – phân hủy sinh học bị bẻ gãy bằng 2 giai đoạn. Lúc đầu thủy phân hoặc phân hủy quang, sau đó là giai đoạn phân hủy sinh học. Cũng có loại polyme tan trong nƣớc và phân hủy quang riêng lẻ. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 24
  25. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng - Bẻ gãy sinh học: Nhiều loại polyme đƣợc thông báo “Phân hủy sinh học”, nhƣng thực chất là bẻ gãy sinh học hoặc phân hủy không có tác động của vi sinh vật ít nhất ở giai đoạn đầu. Ngƣời ta cũng nói đây là quá trình gãy vô sinh (lão hóa nhiệt ) hoặc bẻ gãy quang (lão hóa bằng UV ) 3.1.2. Một số loại polyme tự nhiên phân hủy sinh học Polyme phân hủy sinh học là những polyme đƣợc tạo ra trong tự nhiên trong các chu kỳ sinh trƣởng của các cơ thể sống, do vậy chúng cũng phụ thuộc vào các loại polyme tự nhiên. Việc tổng hợp chúng, nói chung, bao gồm các phản ứng trùng hợp phát triển mạch các monome, xúc tác hoạt hóa bằng enzym. a. Polysaccarit Để ứng dụng chế tạo vật liệu, các polyxacarit chủ yếu là xenlulozơ và tinh bột, nhƣng ngƣời ta cũng ngày càng quan tâm nhiều đến các polyme hydrocacbon phức tạp hơn do các vi khuẩn, nấm, mốc chế tạo, đặc biệt là các polyxacarit nhƣ xanthan, pullulan và axit hyaluronic. Những polyme này nói chung chứa từ hai loại mắt xích hydrocacbon trở lên và trong nhiều trƣờng hợp chúng có cấu trúc nhánh xắp xếp thứ tự. Ví dụ, tinh bột là sự phối hợp giữa polyme mạch nhánh và mạch thẳng, nhƣng nó chỉ chứa một loại mắt xích hydrocacbon, đó là glucozơ. Cả hai xenlulozơ và tinh bột đều cấu tạo từ hàng trăm hoặc hàng ngàn mắt xích glucopyranozit. Trong tinh bột, vòng glucopyranozit ở dạng α, trong khi đó, ở xenlulozơ các mắt xích ở dạng β. Do sự khác biệt này mà các enzym xúc tác phản ứng thủy phân axetal trong quá trình phân hủy sinh học cho từng loại polyxacarit trên là khác nhau và không trao đổi cho nhau đƣợc. b. Tinh bột Tinh bột là một loại polyme tạo thành từ cây thực vật, thông dụng nhất là khoai tây, lúa mì, mạch, lúa, ngô, sắn Trong tất cả những loại thực vật trên tinh bột đều ở dạng hạt có kích thƣớc khác nhau và khác nhau không lớn lắm về thành phần, tùy thuộc vào loại cây. Tinh bột đã đƣợc dùng rộng rãi làm nguyên Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 25
  26. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng liệu đầu để sản xuất màng, lý do là các loại nhựa thông thƣờng ngày càng khan hiếm và có giá thành ngày càng cao. Màng tinh bột có độ xuyên thấm thấp, do vậy rất hấp dẫn để chế tạo các loại các loại bao gói thực phẩm. Tinh bột cũng đƣợc dùng để chế tạo màng che phủ đất ứng dụng trong nông nghiệp, vì nó có thể phân hủy thành sản phẩm không độc khi nó tiếp xúc với đất.Nghiên cứu về tinh bột bao gồm cả nghiên cứu về khả năng hấp thụ nƣớc của nó, biến tính phân tử bằng phƣơng pháp hóa học, đặc tính của nó lúc khuấy ở nhiệt độ cao và độ bền của nó đối với biến dạng trƣợt cơ nhiệt. Tuy tinh bột là một loại polyme, nhƣng độ bền của nó với ứng xuất thì không lớn lắm. Tinh bột có thể phân tán trong nƣớc nóng và cán thành màng, hiện tƣợng trên là nguyên nhân làm cho màng tinh bột bị giòn. Trong ứng dụng làm chất dẻo phân hủy sinh học, tinh bột có thể trộn vật lý ở dạng tự nhiên,giữ nguyên hạt hoặc làm chảy mềm. Ở dạng nào cũng vậy, phần tinh bột trong hỗn hợp đều bị phân hủy. Polyme phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột Tinh bột là một polyme mạch thẳng (polysaccarit). Có 2 cấu tử chính trong tinh bột, đó là amylozơ và amylopectin. Liên kết α trong tinh bột amylozơ cho phép nó mềm dẻo và tiêu hóa đƣợc Nhựa phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột có thể có hàm lƣợng tinh bột từ 10% đến hơn 90%. Các polymer trên cơ sở tinh bột có thể đi từ ngô, khoai,sắn,mì, Hàm lƣợng tinh bột cần lớn hơn 60% trƣớc khi xảy ra phân hủy. Khi hàm lƣợng tinh bột tăng lên polymer trở lên dễ phân hủy sinh học hơn và để lại phần dƣ không tan ít hơn. Thông thƣờng các polyme trên cơ sở tinh bột đƣợc tạo và trộn với các polyme có tính chất tốt hơn, ví dụ polyeste mạch no và PVA, để tạo ra các tính chất tốt cần thiết cho các ứng dụng khác nhau . Phân hủy sinh học polyme trên cơ sở tinh bột là kết quả tấn công của enzym vào các liên kết glucozit giữa các nhóm đƣờng làm giảm độ dài mạch, phân chia các mắt xích đƣờng (thành monoxacarit, disaccarit và olygosaccarit) sẵn sàng cho tiêu thụ theo con đƣờng sinh học. Ở hàm lƣợng tinh bột thấp hơn Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 26
  27. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng (ít hơn 60%) các hạt tinh bột là những nối liên kết yếu trong nền nhựa và là nơi để cho vi sinh vật tấn công. Điều này cho phép nền polymer phân rã thành phân đoạn nhỏ, nhƣng không phải toàn bộ cấu trúc polymer bị phân hủy sinh học thực thụ. Có nhiều loại polyme phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột, bao gồm: Sản phẩm tinh bột nhiệt dẻo Tinh bột nhiệt dẻo phân hủy sinh học có hàm lƣợng amylozơ hơn 70% và trên cơ sở tinh bột hồ hóa sử dụng chất hóa dẻo, đặc biệt có thể tạo ra vật liệu nhiệt dẻo có tính chất tốt và phân hủy sinh học. Tinh bột đƣợc hóa dẻo, thay đổi cấu trúc hoặc pha trộn với các vật liệu khác, tạo ra tính chất cơ học hữu hiệu. Quan trọng là tinh bột nhiệt dẻo nhƣ thế có thể gia công trên các máy gia công chất dẻo thông thƣờng. Nhựa có hàm lƣợng tinh bột cao, rất ƣa nƣớc và dễ bị phân giã nhanh khi tiếp xúc với nƣớc. Nhƣợc điểm này có thể đƣợc khắc phục bằng cách tạo sự pha trộn nhờ tinh bột có các nhóm –OH tự do dễ tham gia vào các phản ứng nhƣ axety hóa este hóa và ete hóa Công ty CRC sản xuất thực phẩm và bao bì quốc tế ở Australia đã sản xuất loại nhựa tinh bột nhiệt dẻo có hàm lƣơng amylozơ cao hơn 70%. Ngƣời ta đã thử nghiệm thành công sử dụng polyme bột ngô làm phủ đất và cho thấy màng này có tính chất tốt ngang màng PE với ƣu thế là sau một vụ thu hoạch màng có thể vùi lấp vào đất. Các ứng dụng tinh bột nhiệt dẻo nói chung là màng để chế tạo túi mua sắm, túi đựng bánh mì, màng bọc, màng phủ đất. Xốp đệm và sản phẩm ép phun nhƣ thùng chứa cũng là một xu hƣớng ứng dụng tốt. Polystyren xốp có thể đƣợc thay bằng xốp tinh bột dễ phân hủy sinh học làm xốp đệm và đĩa xốp. Đệm xốp tinh bột là sản phẩm dễ chế tạo và là một thị trƣờng đầy tiềm năng Sự pha trộn tinh bột - Polyeste no Sự pha trộn của polyeste no tổng hợp phân hủy sinh học với tinh bột thƣờng đƣợc dùng để chế tạo các tấm, màng chất lƣợng cao dùng làm bao gói bằng phƣơng pháp đùn hoặc thổi. Khi nghiên cứu tính chất của sự pha trộn polyeste no với tinh bột mì. Sự pha trộn tinh bột – polyeste có điểm nóng chảy gần với điểm nóng chảy của polyest. Ngƣời ta cho thêm chất hóa dẻo làm cho sự Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 27
  28. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng pha trộn dẻo hơn và dễ gia công hơn so với một mình polyeste. Sự pha trộn đƣợc hóa dẻo có độ bền kéo đứt, độ giãn dài khi đứt cao ngay cả khi hàm lƣợng tinh bột trong sự pha trộn lớn. Sự pha trộn tinh bột với polyeste no tổng hợp phân hủy sinh học nhƣ PLA và PCL hiện nay đang đƣợc tập trung nghiên cứu để chế tạo nhựa phân hủy sinh học. Nhựa phân hủy sinh học có thể đƣợc chế tạo bằng sự pha trộn đến 45% tinh bột với PCL. Sự pha trộn tinh bột – polyeste PBS/PBSA Các loại polyeste khác tạo sự pha trộn với tinh bột để cải thiện tính chất cơ học của vật liệu là polybutylen succinat (PBS ) hoặc polybutylen succinat adipat (PBSA ). Ở hàm lƣợng tinh bột cao hơn ( >60% ) các tấm sản phẩm có thể trở nên giòn. Do vậy, chất hóa dẻo thƣờng đƣợc thêm vào làm giảm độ giòn và tăng độ dẻo. Khi nghiên cứu tính chất của sự pha trôn PBSA và tinh bột ngô khi tỉ lệ cấu tử thành phần thay đổi. PBSA là phân hủy sinh học và có tính chất nhiệt dẻo tốt. Tinh bột ngô là polyxacarit không đắt.Sự pha trộn với PBSA đƣợc dùng để chế tạo tấm nhựa phân hủy sinh học, có thể từ đó tạo ra sản phẩm khay đựng bánh kẹo, dạng màng bằng phƣơng pháp nhiệt. Khi nghiên cứu mức độ phân hủy sinh học của sự pha trộn trên, cho thấy rằng thêm 5% lƣợng bột ngô làm giảm đáng kể thời gian bán phân hủy của sự pha trộn. Thời gian bán phân hủy của sự pha trộn tiếp tục giảm theo chiều tăng của hàm lƣợng bột ngô đến 20%. c. Xenlulozơ Nhiều nhà nghiên cứu polyme có quan điểm rằng hóa học polyme có nguồn gốc từ việc nghiên cứu tính chất của xenlulozơ, xenlulozơ lần đầu tiên đƣợc tách ra cách đây gần 200 năm. Nó ở dạng tinh thể, từ các thành phần của tế bào, xenlulozơ đƣợc tách ra dạng vi sợi bằng phƣơng pháp chiết hóa học. Trong tất cả các dạng thì xenlulozơ có độ kết tinh cao, khối lƣợng phân tử lớn, không nóng chảy, không tan trong phần lớn các dung môi thông thƣờng. Do tính không Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 28
  29. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng nóng chảy và không tan của chúng, thƣờng ngƣời ta chuyển xenlulozơ thành những dẫn xuất dễ xử lý và dễ gia công hơn Phân hủy sinh học xenlulozơ là một quá trình phức tạp vì xenlulozơ cùng tồn tại với ligin , ví dụ trong tế bào gỗ. Các nấm trắng – đỏ tiết ra các peroxydaza ngoại bào để phân hủy ligin và các xenlulaza để phân hủy ( đa phần ) các polyxacarit ( mức độ it hơn ), tạo ra các loại đƣờng đơn giản, làm thức ăn cho các vi sinh vật sau này. Các loại nấm đỏ - nâu tiết ra các enzym để phân hủy xenlulozơ. Nấm đỏ- xốp về nguyên tắc cũng phân hủy polyxacarit. 3.1.3. Tính chất và sử dụng của nhựa sinh học [2], [5] 3.1.3.1. Tính chất Hiện tại nhựa sinh học có nhƣợc điểm về tính chất của vật liệu và tính dễ gia công nhƣ các loại vật liệu nhựa truyền thống. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ tổng hợp nhựa sinh học và công nghệ ứng dụng, nhựa sinh học sẽ rút ngắn khoảng cách này. Nhƣng thời gian lƣu trữ của những sản phẩm này ngắn bởi nhựa sinh học dễ bị nƣớc thẩm thấu. Điều này làm cho sản phẩm bị mất hay thất thoát đồng thời cũng làm cho chai bị biến dạng từ từ. Tuy nhiên, nhựa phân hủy sinh học hiện đang đƣợc nghiên cứu cho một vài ứng dụng ở Châu Âu, nơi chiếm đến 60% thị trƣờng tiêu thụ nhựa phân hủy sinh học. Ứng dụng phổ biến nhất là làm bao bì đóng gói. Trong khi đó ở Nhật Bản, chúng đƣợc tiên phong nghiên cứu ứng dụng vào ngành công nghiệp xe hơi và điện tử. 3.1.3.2. Ứng dụng - Ứng dụng trong y học: Chất dẻo phân hủy sinh học đƣợc ứng dụng làm vật liệu cấy trong phẫu thuật chỉnh hình và mạch máu, chỉ khâu phẫu thuật, ứng dụng trong chữa mắt Gần đây cụm từ “Vật liệu sinh học” đƣợc hiểu là vật liệu ứng dụng chế tạo chi tiết trong y học, tƣơng tác trực tiếp với hệ sinh học. Độ tƣơng thích sinh học liên quan đến việc tế bào phản ứng với vật liệu lạ nhƣ thế nào. Độ tƣơng thích sinh Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 29
  30. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng học là khả năng của một vật liệu biểu hiện phản ứng trong một ứng dụng đặc thù. Vật liệu sinh học nói chung đƣợc sử dụng với các mục đích sau: - Thay thế tế bào bị bệnh hoặc không hoạt động đƣợc nữa, ví dụ nhu thay khớp, van tim nhân tạo, cấy lại răng, kính áp tròng. - Thay thế toàn bộ hoặc từng phần chức năng của các cơ quan, nhƣ thẩm tách máu (thay chức năng của thận ) thở oxy ( phổi ), tâm thất hoặc trợ tim toàn phần (tim ) phân phối insulin ( tuyến tụy ) - Phân phối thuốc cho cơ thể hoặc đến những nơi tế bào bị bệnh ( nhƣ tế bào ung thƣ ) - Chỉ khâu phẫu thuật: Tế bào bị tổn thƣơng gây ra sự thiếu đồng bộ về cấu trúc, ví dụ phần mềm bị đứt sâu hoặc xƣơng bị gãy và các hiện tƣợng khác không tự khỏi đƣợc. Đƣa vật lạ hoặc thiết bị để giữ tế bào gắn lại với nhau có thế làm tốt thêm quá trình chữa bệnh. Ví dụ là chỉ khâu để giữ cho vết thƣơng cả loại sâu và loại nông. Khi chữa xong vết thƣơng, chỉ khâu chở lên không cần thiết và có thể gây lên sự bất lợi không mong đợi tại các tế bào tổn thƣơng. Tốt hơn hết là vật liệu cấy phải đƣợc lấy ra hoặc tự tiêu hủy. - Chỉ khâu hấp thụ tổng hợp đƣợc bắt đầu chế tạo vào năm 1960 và nhờ vào tính tƣơng thích sinh học tốt nên chúng đƣợc dùng rộng rãi trong phẫu thuật phổi cũng nhƣ trong phẫu thuật đa khoa. Đó là những chỉ khâu đa sợi dễ thao tác. Polyglycolit ( PGA ), polylactit (PLA ), copolyme của chúng và polylactin là thông dụng nhất và hiện nay đang là những sản phẩm thƣơng mại. Tuy nhiên, để khâu đƣợc liên tục, chỉ khâu bệnh có mặt không bằng phẳng không đƣợc tiện lợi. Chỉ khâu đơn sợi có bề mặt phẳng và thích hợp cho việc khâu liên tục. Đối với chỉ khâu đơn sợi PGA, PLA là quá cứng. Polydioxanon và polyglyconat dẻo hơn và có thể dùng làm chỉ khâu, vì rằng chúng có modun uốn thấp hơn. Hơn nữa, copolyme lactic và caprolacton ( CL – LA ) là những vật liệu dẻo hấp thụ sinh học và ứng dụng lâm sàng của chúng đã đƣợc nghiên cứu. - Hệ phân phối thuốc: Một hƣớng mới trong sử dụng vật liệu polyme làm hệ phân phối thuốc là đƣa cấu tử phân hủy sinh học vào hệ. Nhiều loại polyme Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 30
  31. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng phân hủy sinh học rất có lợi ích cho mục đích này, cả loại tổng hợp và tự nhiên. Ngày càng có nhiều hệ phân phối thuốc mới sử dụng các polyme phân hủy sinh học trong y học. Có những hạn chế của những phƣơng pháp thông thƣờng của hệ phân phối thuốc, ví dụ nhƣ dạng viên, tiêm .Khi ta uống thuốc hoặc tiêm thì mức plasma ( huyết tƣơng- một trong các thành phần quan trọng của máu ) tăng lên, nhƣng sau đó sẽ giảm nhanh chóng khi thuốc đƣợc trao đổi và chẳng mấy chốc mức đó thấp hơn mức có thể chữa đƣợc bệnh. Tiêm và uống lần tiếp theo sẽ lập lại các chu kì nhƣ vậy. Thêm vào đó, thuốc thƣờng ngấm vào toàn bộ cơ thể, chứ không tập trung vào mục đích ta mong muốn. Trong tất cả các giải pháp cho vấn đề trên thì có giải pháp sử dụng hệ phân phối thuốc kiểm soát, trong đó thuốc đƣợc nhả ra với tốc độ ổn định trƣớc, ổn định và đến mục tiêu định sẵn. Một trong những giải pháp đó là, thuốc đƣợc giữ trong nang polyme, sau khi bệnh nhân uống “ con nhộng “ vào, thuốc đƣợc giải phóng ra bằng cách khuyếch tán qua màng polyme vào mô. Trong một số trƣờng hợp, sự tan màng polyme đóng góp vào cơ chế giải phóng thuốc. Các polyme phân hủy nhƣ poly ( lactic axit ) đã đƣợc sử dụng để chế tạo những hệ này. Ngƣời ta đã cố gắng thiết kế chế tạo các polyme phân hủy sinh học hóa dẻo thích hợp cho ứng dụng làm hệ tải và phân phối thuốc. Olygome poly ( lactic axit ) đƣợc hóa dẻo bằng 1,2 – propylen glycol và glyxerin. Glyxerin tƣơng hợp kém, trong khi đó 1,2 – propylen glycol lại tƣơng hợp rất tốt với polyme ngay cả ở nồng độ cao. Hỗn hợp chế tạo theo cách đó tăng khả năng truyền tải axit xalisilic ngay từ lúc thuốc bắt đầu đƣợc nhả ra. Nhƣ vậy là ta có thể chế tạo các hệ cho phép gia công dễ, an toàn và có thể tiêm vào bệnh nhân mà không cần phải phẫu thuật để lấy ra ngoài sau khi thuốc đã đƣợc nhả hoàn toàn. Hơn thế nữa, tốc độ tải thuốc sẽ là điều đáng quan tâm, vì việc giải phóng một lƣợng lớn thuốc ban đầu sau khi uống thuốc có thể rất cần thiết cho quá trình chữa trị. Ứng dụng trong nông nghiệp [8]: Kể từ khi đƣa màng chất dẻo vào phủ nhà xanh phủ đất vào những năm 1930-1940, việc ứng dụng polyme vào nông nghiệp ngày càng gia tăng với tốc độ Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 31
  32. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng cao. Tất cả các loại polyme thông thƣờng: Chất dẻo, sơn, sợi và polyme tan trong nƣớc hiện nay đƣợc ứng dụng bao gồm để kiểm soát nhả thuốc trừ sâu, phân nuôi dƣỡng đất, bọc giống và bảo vệ thực vật. Tuy nhiên, chất dẻo phân hủy là điều cũng đáng đƣợc quan tâm nhƣ các màng phủ đất, bầu ƣơm cây sự phân hủy sinh học hoàn toàn cũng đƣợc chú ý nhiều vì chúng có thể kết hợp với các polyme phân hủy khác để chuyển thành những vật liệu có ích và làm giàu dinh dƣỡng đất. Màng phủ đất: Màng phủ đất là màng chất dẻo giúp cây phát triển và sau đó phân hủy quang trên cánh đồng mà không cần phải gom nhặt sau vụ thu hoạch. Cần sử dụng màng chất dẻo vì nó giữ ẩm, giảm lƣợng hạt giống phải gieo, giữ nhiệt độ cho đất, cải thiện tốc độ phát triển cây trồng. Ví dụ, cứ 6 hecta trồng dƣa sẽ tăng sản lƣợng gấp hai hoặc gấp ba và dƣa sẽ chín sớm hơn hai tuần nếu ta dùng màng phủ PE màu đen. Việc giảm đƣợc lƣợng giống và tránh không để đất bị nén chặt khi dùng màng phủ đất sẽ giảm đƣợc công sức chăm bón, không làm hỏng dễ cây và tránh đƣợc làm cây chết. Ta cũng giảm đƣợc lƣợng phân và lƣợng nƣớc cần dùng. PE trong lai càng co hiệu quả hơn về khả năng giữ nhiệt so với màng màu đen hoặc xám. Nhiệt độ của đất có thể tăng thêm 5,50C nếu dùng màng trong so với chỉ tăng 1,7- 2,7 0C nếu dùng màng màu đen. Tổn thất nhiệt bức xạ ban đêm, khi đất bị làm lạnh sẽ ít hơn nếu dùng màng polyme. Trong một số trƣờng hợp ngƣời ta thông báo hạt giống cần đƣợc kiểm tra do màng PE giữ nhiệt. Tuy nhiên, nếu màng PE ở lại trên đồng ruộng, nó sẽ gây khó khăn cho việc thu hoạch. Do vậy, chế tạo màng polyme phân hủy sinh học trong thời gian nhất định là vấn đề cần đƣợc quan tâm. Tuy nhiên nhiều loại polyme đã đƣợc thiết kế chế tạo để kiểm soát độ phân hủy, nhƣng cho đến nay rất ít loại trở thành thƣơng phẩm .Các chất dẻo cho mục đích này thƣờng chứa phụ gia nhạy ánh sáng , gây phân hủy quang. Các chất dẻo làm màng phủ đất nói chung là PE tỷ trọng thấp, PVC, polybutylen và vinyl axetat. Sự phân hủy sinh học đƣợc điều chỉnh sao cho xong một thời vụ thì màng polyme cũng bắt đầu phân hủy . Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 32
  33. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Màng phân hủy sinh học trên cơ sở tinh bột và PVA, đã đƣợc nghiên cứu tại phòng thí nghiệm. Màng dễ bị vi sinh vật trong đất phân hủy, trong khi đó thêm sắt và canxi vào thành phần của màng sẽ gia tăng đứt liên kết trong PE. Màng phủ đất phân hủy sinh học bị phá vỡ thành những mảnh nhỏ, giòn, không ảnh hƣởng đến đất gieo trồng. Hình 1.1. Sản phẩm màng che phủ đất dễ phân hủy sinh học của Viện hóa học công nghiệp Bầu ƣơm cây: Một ứng dụng nhỏ của polyme phân hủy sinh học là dùng làm bầu cây ƣơm. Tuy đây là một ứng dụng không lớn lắm, nhƣng đầy triển vọng vì đây là một trong không nhiều trƣờng hợp sử dụng polyme phân hủy sinh học trong một thời gian nhất định. Những bầu cây ƣơm cây này sử dụng để trồng cây giống bằng phƣơng pháp tự động hóa. Trong vòng khoảng sáu tháng dƣới đất. Bao bì: Đặc tính vật lý của polyme làm bao bì nói chung bị chi phối bởi cấu trúc hóa học, khối lƣợng phân tử, mức độ kết tinh và điều kiện gia công polyme. Các đặc tính vật lý cần có đối với polyme để làm bao bì phụ thuộc vào mặt hàng đƣợc bao gói và môi trƣờng bao bì đƣợc cất giữ. Mặt hàng đƣợc cất giữ trong Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 33
  34. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng điều kiện làm lạnh sâu cần có bao gói đặc biệt. Thực phẩm đòi hỏi điều kiện bao gói khắt khe hơn so với mặt hàng khác không thối hỏng. Yêu cầu trong chế tạo bao gói phân hủy sinh học là kết hợp các polyme phân hủy thực sự hoàn toàn với màng hoặc sự pha trộn có tính chất tốt nhƣ màng polyme tổng hợp .Đối với mặt hàng là thực phẩm, có thể dùng bao gói là pullulan khả năng xuyên thấm oxy qua nó thấp. Nhiều loại polyme trên cơ sở polyxacarit đã đƣợc dùng làm vật liệu phủ hoặc bao gói. Sự phân hủy của màng polyme tổng hợp có thể đƣợc gia tăng bằng độn tinh bột.Ví dụ, nhƣ sự pha trộn LDPE với 10% tinh bột chế tạo đƣợc túi đựng hàng khô và túi đựng rác. Pullulan đƣợc bán ở Nhật Bản nhƣ là một mặt hàng thực phẩm do chúng có nguồn gốc tự nhiên và đƣợc chấp nhận làm màng bọc thực phẩm. Đó là loại polyme tan trong nƣớc, tạo ra màng trong, ăn đƣợc, có độ xuyên thấm oxy thấp. Có thể đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp cán dung dịch nƣớc pullulan 1- 20%. Cũng giống nhƣ tinh bột, pullulan có thể ép nhiệt trong khuôn, nếu có đủ lƣợng nƣớc làm chất hóa dẻo. Polylactic axit (PLA) đƣợc chế tạo bằng phản ứng đa tụ của monome lactic axit, có độ bền kéo đứt 45-70 MPa, và độ giãn dài 85- 105%. Một phòng thí nghiệm nông học quốc gia đã có bằng phát minh về quy trình chế tạo glucozo từ bộ khoai tây trong 10 giờ thay vì 100 giờ nhƣ trƣớc đây. Sau đó glucozo đƣợc lên men thành axit lactic và tinh chế. Phòng thí nghiệm này đã đánh giá rằng, giá của axit lactic chế tạo từ khoai tây đủ thấp để điều chế PLA và hàng bao gói phân hủy sinh học với giá cả hợp lý. Trên cơ sở PLA có thể chế tạo vật liệu bao gói hàng khô, đựng rác thải, mặt hàng hấp thụ và đồ đựng thực phẩm. 3.2. Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học ở Việt Nam [1], [5], [6] Ở nƣớc ta việc sử dụng các loại sản phẩm bao bì dễ phân hủy sinh học vẫn chƣa thật phổ biến, một phần do chƣa tạo đƣợc thói quen sử dụng loại sản phẩm này cho ngƣời dân. Mặt khác, vẫn chƣa có nhiều sản phẩm nhựa dễ phân hủy sinh học đƣợc đƣa ra thị trƣờng, việc sản xuất loại sản phẩm này mới đang mang tính Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 34
  35. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng chất thử nghiệm và công nghệ sản xuất chƣa đƣợc phổ biến rộng rãi và chƣa có những bằng chứng tin cậy, thuyết phục nên vẫn còn gây ra nhiều hoài nghi cho ngƣời dùng, liệu đó có phải nhựa dễ phân hủy sinh học hay không?. - Về phƣơng diện nghiên cứu có thể kể đến 3 công trình tiêu biểu đã chế tạo thành công nhựa sinh học đó là: 1. Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu polyme phân hủy sinh học của tác giả: PGS. TS. Phạm Thế Trinh - Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam. Điểm mới của công trình này là chế tạo ra vật liệu polyme phân hủy sinh học trên cơ sở polyme-blend giữa nhựa polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE) với tinh bột, có sự tham gia của chất trợ tƣơng hợp, chất quang hóa và phụ gia oxy hóa. Sản phẩm đã đƣợc áp dụng thành công tại: Nông trƣờng Thanh Hà- Huyện Kim Ba – Tỉnh Hòa Bình. Nông trƣờng Chè Sông Cầu – Tỉnh Thái Nguyên. Nông trƣờng Bông huyện Ninh Sơn – Tỉnh Ninh Thuận 2. Công trình nghiên cứu và sản xuất loại polymer sinh học mới đƣợc làm từ bột khoai mì của PGS.TS. Trƣơng Vĩnh, Trƣởng Bộ môn Công nghệ hóa học Trƣờng ĐH Nông Lâm TPHCM. Theo PGS-TS Trƣơng Vĩnh, màng polyme sinh học này có thành phần nguyên liệu chính từ tinh bột khoai mì, kết hợp với glycerol và một số chất phụ gia đƣợc phối trộn theo một tỉ lệ nhất định. Sau khi phối trộn, hỗn hợp đƣợc đƣa vào ép khuôn thành dạng tấm mỏng nhƣ ni-lông thông thƣờng. Công đoạn tiếp theo là đƣa vào sấy khô và tạo ra thành phẩm có màu trắng hơi mờ, có khả năng ứng dụng làm bao bì. Từ những tấm màng này, nhà nghiên cứu tiến hành tạo hình dạng túi. Với những chỗ nối sẽ đƣợc ghép mí bằng máy ép hàn nhiệt, độ bền chắc của các mí ghép này bằng 60% sức bền của bao bì. Để tạo nên loại ni lông tự phân hủy này, theo PGS-TS Trƣơng Vĩnh, chỉ cần dùng loại bột khoai mì thô thông thƣờng đƣợc bán nhiều ở các chợ. Đến nay, ở quy mô phòng thí nghiệm, tác giả đã tạo ra đƣợc vài chục chiếc túi từ bột Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 35
  36. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng khoai mì với kích thƣớc 9 cm x 19 cm, có khả năng chứa đƣợc vật nặng từ 0,5 kg – 1 kg. Túi ni lông này có độ bền tƣơng đƣơng nhựa hóa học, bảo đảm vệ sinh an toàn thực phẩm và phân hủy hoàn toàn sau 60 ngày 3. Công trình nghiên cứu và sản xuất loại polymer sinh học trên cơ sở tinh bột ngô của Th.S Trƣơng Phƣớc Nghĩa - Đại học Khoa học tự nhiên, TPHCM. - Về phƣơng doanh nghiệp có thể kể đến công ty Tiến Thành ở TP HCM vừa cho ra đời loại bao bì đựng thực phẩm, nƣớc uống sử dụng 80% nguyên liệu chính là bột bắp, không gây ô nhiễm môi trƣờng và tự phân hủy 20% còn lại của sản phẩm là các phụ gia thực phẩm an toàn. Khác với hộp nhựa PE, bao bì tự hủy này có màu ngà đặc trƣng của bột bắp và mùi thơm nhƣ bắp rang. Ƣu điểm nổi bật là chịu đƣợc nhiệt độ cao, có thể đƣa cả hộp đựng thức ăn vào lò vi sóng để hâm nóng món ăn. Hình 1.2. Sản xuất hộp nhựa từ tinh bột ngô Đặc điểm quan trọng nhất là sau khi sử dụng, bao bì từ bột bắp sẽ tự phân hủy trong môi trƣờng. Nếu chôn xuống đất có độ ẩm cao thì thời gian phân hủy bao bì khoảng 6 tháng. Sau giai đoạn sản xuất thử nghiệm thành công, công ty Tiến Thành chính thức đƣa ra sản phẩm ra thị trƣờng nội địa và xuất khẩu. Dự kiến năm 2009 công ty sẽ đầu tƣ khuôn mẫu để đa dạng hoá sản phẩm phục vụ nhu cầu đa dạng của khách hàng. Theo đại diện Công ty Tiến Thành, mỗi năm khoảng 500 tỷ túi nilông đƣợc sử dụng trên toàn cầu, trong khi phải mất 500 đến 1.000 năm mới phân hủy đƣợc loại bao bì này. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 36
  37. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Dụng cụ, hóa chất 2.1.1. Dụng cụ - Cốc thủy tinh 250ml, 500ml. - Đũa thủy tinh. - Bếp điện. - Chảo chống dính. 2.1.2. Hóa chất và nguyên liệu - Glyxêrin - Nhựa PVA (polyvinyl alcohol) - Nhựa thông - Tinh bột giong riềng Hình 2.1. Hình ảnh một số nguyên liệu dùng chế tạo nhựa Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 37
  38. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 2.2. Qui trình chế tạo nhựa phân hủy sinh học 2.2.1. Thu hồi tinh bột giong riềng Cách thu hồi tinh bột giong riềng đƣợc tiến hành thủ công tƣơng tự nhƣ quá trình nghiền bột sắn dây truyền thống: Giong riềng ở dạng củ đƣợc mài trên giá nhôm mỏng có đục các lỗ nhỏ, hỗn hợp thu đƣợc tiếp tục đƣợc nghiền mịn nhờ máy xay, sau đó lọc bỏ phần bã rồi lấy phần dung dịch để lắng trong khoảng 4 - 5 giờ thì gạn bỏ lớp nƣớc trên bề mặt tinh bột sẽ thu đƣợc tinh bột ƣớt, sau đó đem phơi khô sẽ thu đƣợc tinh bột giong riềng khô. Độ mịn của tinh bột phụ thuộc rất lớn vào quá trình nghiền và quá trình lắng lọc. Bột giong riềng thành phẩm đƣợc bảo quản trong các túi nilon buộc kín, tránh hiện tƣợng hút ẩm. Hình 2.2. Nguyên liệu và bột giong riềng thành phẩm Nhìn bề ngoài tinh bột của cây giong riềng tối màu hơn so với tinh bột gạo và tinh bột sắn. 2.2.2. Tổ hợp tinh bột trên nền nhựa nhiệt dẻo PVA Tinh bột nói chung qua quy trình nhiệt hóa tạo thành chất dẻo có đặc điểm hút ẩm mạnh nên dễ kết dính và phân hủy nhanh. Nhƣng nó lại có độ bền cơ lý thấp nên khó gia công và không đủ độ bền cần thiết để chế tạo các sản phẩm đòi hỏi độ mỏng và dai nhƣ túi xách, bao bì Để khắc phục hạn chế này, tinh bột cần phải đƣợc tổ hợp với polyme nhiệt dẻo nào đó để làm nền với sự có mặt của chất trợ tƣơng hợp. Vì thế, vật liệu tự Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 38
  39. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng hủy từ tinh bột hiện nay thƣờng đƣợc nâng đỡ bằng “ bộ xƣơng “ là một polyme khác mang đặc tính của nhựa truyền thống nhƣ PP, PE. Tuy nhiên, chính thành phần nhựa truyền thống này khiến các vật liệu tự phân hủy hiện nay chỉ là phân hủy nửa vời, không triệt để, không thân thiện với môi trƣờng. Trong các polyme nhiệt dẻo truyền thống làm nền nhƣ nhựa PP, PE, PVA thì PVA (polyvinyl alcohol) có ƣu điểm hơn cả. Nó là một trong số ít polyme có khả năng tự phân hủy cao, trong môi trƣờng đất nó tạo thành nƣớc và CO2. Chính vì vậy trong nội dung của khóa luận, nhựa phân hủy sinh học đƣợc chế tạo dựa trên cơ sở tổ hợp giữa nhựa nền PVA có tỷ trọng thấp và tinh bột giong riềng, với chất trợ tƣơng hợp là nhựa thông. Hỗn hợp đƣợc hòa tan trong dung môi glyxerin và đƣợc gia nhiệt ở nhiệt độ thích hợp. Việc sử dụng tinh bột giong riềng - một nguồn nguyên liệu sẵn có trong nƣớc để tham gia vào cấu thành vật liệu tổ hợp vừa làm cho vật liệu có khả năng dễ phân hủy sinh học, không gây ô nhiễm môi trƣờng. Mặt khác còn góp phần giúp giảm giá thành sản phẩm khi tiến hành sản xuất sản phẩm. Nhựa sinh học thu đƣợc sẽ đƣợc kiểm tra thông qua các kết quả thực nghiệm về độ dẻo, khả năng chịu kéo, chịu xé và khả năng phân hủy sinh học trong các môi trƣờng và điều kiện khác nhau. Quá trình thực nghiệm đƣợc tiến hành lần lƣợt qua các bƣớc sau: - Trộn đều nhựa PVA, tinh bột giong riềng và nhựa thông với lƣợng đã định sẵn trong dung môi Glyxerin. - Gia nhiệt hỗn hợp trên bếp điện đến nhiệt độ khoảng 150- 2000C, sao cho hạt nhựa đƣợc tan hết (khoảng 20 - 25 phút/ mẫu), trong quá trình đun phải liên tục khuấy đảo để hỗn hợp đƣợc trộn đều, tránh trƣờng hợp nhựa bị cháy. - Đổ hỗn hợp nhựa lên trên tấm bìa giấy cứng và tán mỏng, làm nguội nhựa bằng không khí sau đó mang nhựa đi thử độ bền cơ lý cũng nhƣ khả năng phân hủy sinh học. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 39
  40. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đánh giá độ bền cơ lý của nhựa Để có sự so sánh về độ bền cũng nhƣ khả năng tạo liên kết kết của tinh bột giong riềng và nhựa PVA ở các tỉ lệ khối lƣợng khác nhau, chúng tôi lần lƣợt khảo sát độ bền cơ lý cũng nhƣ khả năng chống thấm nƣớc của loại nhựa đƣợc chế tạo từ tinh bột giong riềng và PVA. Đối với mỗi mẫu nhựa khảo sát, khối lƣợng chất trợ tƣơng hợp đƣợc giữ nguyên, đồng thời tăng dần % khối lƣợng tinh bột và giảm dần khối lƣợng nhựa sao cho tổng khối lƣợng mỗi mẫu nhựa là 50g. Các đặc tính cơ lý của nhựa thành phẩm nhƣ: sức bền kéo, tỷ trọng và khoảng nhiệt độ nóng chảy đƣợc gửi đo tại phòng thí nghiệm vật liệu của Viện Nano- Compozit- Trƣờng ĐHBK Hà Nội, độ thấm ƣớt đƣợc kiểm tra bằng mắt thƣờng. 3.1.1. Độ bền cơ lý của nhựa chế tạo từ tinh giong riềng Các đặc tính cơ lý của nhựa đƣợc chế tạo từ tinh bột gong riềng, trên nền nhựa PVA đƣợc thể hiện trên bảng 3.1 và hình 3.1. Bảng 3.1. Độ bề cơ lý của các mẫu nhựa chế tạo từ tinh bột giong riềng. Sức bền kéo Khoảng t0 Khả năng % khối lƣợng Sức bền Tỷ trọng nhựa PE nóng chảy chống thấm tinh bột kéo (Mpa) (g/cm³) (Mpa) (0C) nƣớc 90% 2.39 22 0.793 104 -116 thấm ƣớt 80% 3.67 22 0.8 118 -125 thấm ƣớt ít 70% 6.15 22 0.821 121 -147 thấm ƣớt ít 60% 9.26 22 0.829 143 -151 không thấm ƣớt 50% 12.38 22 0.843 150 -165 không thấm ƣớt 40% 13.75 22 0.858 161 -174 không thấm ƣớt 30% 14.37 22 0.872 164 -181 không thấm ƣớt 20% 15.22 22 0.88 182 -193 không thấm ƣớt 10% 16.02 22 0.891 184 -190 không thấm ƣớt Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 40
  41. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 25 20 Độ bền kéo của nhựa PVA 15 biến tính bằng tinh bột giong 10 riềng 5 Độ bền kéo Độbền kéo (Mpa) của nhựa PE 0 0% 50% 100% % khối lượng tinh bột giong riềng Hình 3.1. Độ bền cơ lý của các mẫu nhựa chế tạo từ tinh bột giong riềng Nhận xét: Kết quả trên bảng 3.1 và hình 3.1 cho thấy: - Khi hàm lƣợng tinh bột tăng dần (hàm lƣợng nhựa nền PVA giảm dần) thì sức bền giảm dần, điều này hoàn toàn hợp lý với thực tế vì tinh bột luôn có độ dẻo, độ dai kém so với nhựa. - Khi hàm lƣợng tinh bột chiếm từ ( 60 – 90% ), các mẫu nhựa thƣờng bị chảy nƣớc và khi cho vào nƣớc thì cấu trúc của nhựa bị phá vỡ rất nhanh do tinh bột là chất hút ẩm mạnh và kém bền trong nƣớc, kết quả thí nghiệm cho thấy khi hàm lƣợng tinh bột chiếm 50% thì nhựa thu đƣợc đã có cấu trúc bền vững, lúc này sức bền kéo tăng lên, bề mặt nhựa đã bóng và mịn hơn. - Từ bảng 3.1 và hình 3.1 ta có thể thấy đƣợc nhựa đƣợc chế tạo từ tinh bột giong riềng có khả năng chống thấm ƣớt tƣơng đối cao và ở hàm lƣợng tinh bột giong riềng 60% thì nhựa đã không bị thấm ƣớt. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 41
  42. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 3.1.2.Ảnh hưởng của hàm lượng nhựa thông đến độ bền kéo của nhựa Để làm tăng thêm độ bền cũng nhƣ các đặc tính cơ lý của nhựa, trong khuôn khổ khóa luận, chúng tôi sử dụng nhựa thông làm chất trợ tƣơng hợp. Để tìm đƣợc khối lƣợng chất lƣợng chất trợ tƣơng hợp tối ƣu, chúng tôi đã khảo sát sự ảnh hƣởng của lƣợng nhựa thông đến độ bền kéo của nhựa biến tính bằng tinh bột giong riềng với điều kiện thí nghiệm: tổng khối lƣợng của mỗi mẫu nhựa là 50g, luôn giữ ( % khối lƣợng tinh bột giong riềng = % khối lƣợng nhựa nền PVA) = 40% và tăng dần lƣợng chất trợ tƣơng hợp. Kết quả đƣợc thể hiện trên bảng 3.2 và hình 3.2. Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nhựa thông đến độ bền kéo của nhựa biến tính bằng tinh bột giong riềng. Khối lƣợng Sức bền kéo của nhựa biến tính Sức bền kéo nhựa thông (g) bằng tinh bột rong riềng (Mpa) nhựa PE (Mpa) 1 14.23 22 2 14.58 22 3 15.06 22 4 16.21 22 5 16.45 22 6 16.71 22 7 17.03 22 8 17.18 22 9 17.51 22 Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 42
  43. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 25 Độ bền kéo 20 của nhựa 15 PVA biến tính bằng tinh 10 bột sắn 5 Độ bền kéo của nhựa PE Độ bền kéo (Mpa)kéo bền Độ 0 0 2 4 6 Khối lượng nhựa thông (g) Hình 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nhựa thông đến độ bền kéo của nhựa biến tính bằng tinh bột giong riềng. Nhận xét: Từ bảng 3.2 và hình 3.2 cho ta thấy: Khi lƣợng chất trợ tƣơng hợp tăng thì độ bền kéo của nhựa cũng tăng dần, chứng tỏ nhựa thông có vai trò nhƣ là chất kết dính có khả năng làm bền liên kết của tinh bột giong riềng và nhựa nền PVA. Khi hàm lƣợng chất trợ tƣơng hợp ≥ 4 gam thì độ bền kéo tăng rất chậm. Vì vậy giá trị 4g đƣợc coi là giá trị khối lƣợng chất trợ tƣơng hợp tối ƣu. 3.2. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nhựa Ngoài công việc xác định đặc tính cơ lý của nhựa biến tính chúng tôi còn xác định khả năng phân hủy của nhựa ở các điều kiện môi trƣờng khác nhau nhƣ: 1. Môi trƣờng không khí khô. 2. Môi trƣờng đất. 3. Môi trƣờng nƣớc thải sinh hoạt. 4. Môi trƣờng rác thải sinh hoạt hiếu khí. 5. Môi trƣờng rác thải sinh hoạt kị khí. 6. Môi trƣờng rác thải sinh hoạt kị khí có bổ sung chế phẩm sinh học EM giúp tăng cƣờng khả năng phân hủy. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 43
  44. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hình 3.3. Theo dõi sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trường nước thải sinh hoạt Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 44
  45. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hình 3.4. Theo dõi sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trường rác thải ở điều kiện hiếu khí Hình 3.5. Theo dõi sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trường đất Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 45
  46. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hình 3.6. Theo dõi sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trường rác thải ở điều kiện kị khí và kị khí có bổ sung chế phẩm EM Quá trình phân hủy của nhựa đƣợc quan sát sau mỗi tuần thông qua sự biến đổi trạng thái, độ bền và sự xuất hiện hiện tƣợng mốc. Sau thời gian quan sát 1 tháng, chúng tôi thu đƣợc kết quả sự phân hủy sinh học của nhựa trong các môi trƣờng nhƣ đƣợc thể hiện trên bảng 3.5. Bảng 3.3. Sự phân hủy sinh học của nhựa trong các môi trường khác nhau sau khoảng thời gian 1 tháng. Môi trƣờng Hiện tƣợng 1. Không khí khô Không thay đổi 2. Đất ẩm Mốc ít 3. Nƣớc thải sinh hoạt Mốc nhiều, bị phân hủy 4. Rác thải (hiếu khí) Mốc nhiều, bị phân hủy 5. Rác thải (kị khí) Mốc nhiều, bị phân hủy 6. Rác thải (kị khí có bổ sung enzim ) Mốc nhiều, phân rã gần hoàn toàn Dƣới đây là một số hình ảnh của nhựa bị phân hủy sau thời gian quan sát 1 tháng. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 46
  47. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hình 3.7. Sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trường rác thải ở điều kiện hiếu khí sau thời gian 30 ngày Hình 3.8. Sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trường rác thải ở điều kiện kị khí sau thời gian 30 ngày Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 47
  48. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hình 3.9. Sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trường rác thải ở điều kiện kị khí có bổ sung chế phẩm EM sau thời gian 30 ngày Nhƣ vậy khi để trong không khí khô, và trong đất ẩm, kết hợp với nhiệt độ cao của môi trƣờng, không thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật nên nhựa không bị phân hủy hoặc bị phân hủy rất ít. Sau thời gian 1 tháng, trạng thái của nhựa gần nhƣ không thay đổi so với khi vừa đƣợc chế tạo. Trong các điều kiện thích hợp cho sự phát triển của VSV nhƣ: nƣớc thải, rác thải, quá trình phân hủy nhựa diễn ra khá nhanh, sau 1 tháng nhựa phân hủy và bị mốc khá nhiều, đặc biệt trong điều kiện kị khí có bổ sung chế phẩm EM thì gần nhƣ nhựa đã bị phân hủy hoàn toàn. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 48
  49. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng KẾT LUẬN Sau một thời gian thực hiện đề tài khóa luận: “Nghiên cứu chế tạo nhựa dễ phân hủy sinh học đi từ tinh bột giong riềng dựa trên nền nhựa PVA” em đã thu đƣợc một số kết luận sau: 1. Đã tổng hợp đƣợc tình hình nghiên cứu,hiện trạng sản xuất và sử dụng polyme phân hủy sinh học ở Việt Nam và trên thế giới hiện nay. 2. Tìm hiểu đƣợc cách thức để chế tạo nhựa phân hủy sinh học. 3. Đã nghiên cứu và chế tạo nhựa phân hủy sinh học từ tinh bột giong riềng dựa trên nền nhựa PVA, dung môi glyxerin và chất trợ tƣơng hợp nhựa thông. 4. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của lƣợng chất trợ tƣơng hợp đến độ bền của nhựa cho thấy khối lƣợng chất trợ tƣơng hợp = 4,0 gam là giá trị tối ƣu. 5. Đã nghiên cứu khả năng phân hủy nhựa ở các điều kiện môi trƣờng khác nhau. Kết quả cho thấy trong môi trƣờng không khí khô thì nhựa khá bền vững, không bị biến đổi, trong môi trƣờng đất ẩm, nƣớc thải, rác thải thì nhựa đều bị phân hủy sinh học với hiện tƣợng mốc. Trong đó, khi đƣợc ử cùng với rác thải sinh hoạt trong điều kiện kị khí và có bổ sung chế phẩm EM là điều kiện rất tốt cho quá trình phân hủy của nhựa. Do thời gian quan sát ngắn nên chúng tôi chƣa theo dõi đƣợc trạng thái nhựa bị phân hủy hoàn toàn nhƣng kết quả này bƣớc đầu đã cho thấy sản phẩm nhựa tạo thành từ tinh bột giong riềng dựa trên nền nhựa PVA có khả năng phân hủy sinh học. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 49
  50. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phạm Ngọc Lân Vật liệu polyme phân hủy sinh học – Nhà xuất bản bách khoa HN, 2006. [2]. Clemons CM. Wood-Plastic Composites in the United States. The interfacing of two industries. Forest Products Journal vol. 52, No. 6, June 2002. [3]. Wolcott MP, Englund K. A technology Review of Wood-Plastic Composites. [4]. ASM Handbook, composites, vol. 21. 2001. [5]. [6]. [7]. [8]. Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 50
  51. Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 14 1.Tổng quan về ngành sản xuất nhựa trên thế giới và Việt Nam [6], [7], [8] 14 1.1. Đặc điểm chung của ngành nhựa thế giới 14 1.1.1. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ nhựa 14 1.2. Đặc điểm chung về ngành hàng nhựa Việt Nam 16 2. Các loại nhựa để sản xuất bao bì [1], [2], [3], [4] 19 2.1.PE (Polyethylene) 19 2.3. PVC (Polyvinylchloride) 21 2.4. PC (Polycarbonat) 22 2.5. PET (Polyethylene terephthalate) 22 3. Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học ở Việt Nam và trên Thế Giới [7], [8] 23 3.1.Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học trên thế giới 23 3.1.1. Các nghiên cứu trong lĩnh vực sản xuất nhựa sinh học 23 3.1.3. Tính chất và sử dụng của nhựa sinh học [2], [5] 29 3.1.3.1. Tính chất 29 3.1.3.2. Ứng dụng 29 3.2. Hiện trạng sản xuất nhựa sinh học ở Việt Nam [1], [5], [6] 34 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 37 2.1. Dụng cụ, hóa chất 37 2.1.1. Dụng cụ 37 2.1.2. Hóa chất và nguyên liệu 37 2.2. Qui trình chế tạo nhựa phân hủy sinh học 38 2.2.1. Thu hồi tinh bột giong riềng 38 2.2.2. Tổ hợp tinh bột trên nền nhựa nhiệt dẻo PVA 38 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1. Đánh giá độ bền cơ lý của nhựa 40 3.1.1. Độ bền cơ lý của nhựa chế tạo từ tinh giong riềng 40 3.1.2.Ảnh hƣởng của hàm lƣợng nhựa thông đến độ bền kéo của nhựa 42 3.2. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nhựa 43 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 MỤC LỤC 51 Sinh viên: Sái Thị Tam - Lớp:MT1201 Trang: 51