Nhựa sinh học tự làm sạch, chống bám bụi và chất lỏng

Nhóm nghiên cứu của TS. Mehran Ghasemlou tại trường Đại học RMIT đã tạo ra loại nhựa sinh học mới rất lý tưởng để bao gói thực phẩm tươi sống và đồ ăn mang về. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science of the Total Environment.

TS. Ghasemlou cho rằng: “Rác thải nhựa là một trong những thách thức môi trường lớn nhất nhưng các giải pháp thay thế mà chúng ta phát triển, cần phải thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí để có cơ hội được sử dụng rộng rãi. Chúng tôi đã thiết kế ra loại nhựa sinh học mới để được sản xuất trên quy mô lớn, theo phương thức đơn giản và dễ dàng tích hợp với các quy trình sản xuất công nghiệp".

Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng cấu trúc không thấm nước khác lạ của lá sen để tạo ra một loại nhựa sinh học độc đáo vừa bền lại dễ phân hủy. Nguyên liệu sản xuất có giá thành rẻ và phổ biến, bao gồm tinh bột và xenlulô để đảm bảo chi phí sản xuất thấp và khả năng phân hủy sinh học nhanh. Quy trình chế tạo không đòi hỏi thiết bị phức tạp hoặc gia nhiệt và còn đơn giản để nâng cấp thành dây chuyền sản xuất.

Có thể phân hủy tự nhiên

Mặc dù nhựa phân hủy sinh học là thị trường đang phát triển, nhưng không phải tất cả các loại nhựa sinh học đều giống nhau. Hầu hết các loại nhựa phân hủy sinh học thông dụng đều cần trải qua một quy trình công nghiệp và nhiệt độ cao để phân hủy. Nhựa sinh học mới không cần can thiệp công nghiệp với các thử nghiệm cho thấy nhựa phân hủy nhanh theo cách tự nhiên trong đất.

TS. Ghasemlou cho biết: “Giữa các nguyên liệu từ thực vật có sự khác biệt lớn vì sản phẩm được làm từ nguyên liệu xanh không có nghĩa là dễ phân hủy. Chúng tôi đã lựa chọn cẩn thận các nguyên liệu để có thể làm phân trộn. Điều đó được phản ánh trong kết quả từ các nghiên cứu về đất của chúng tôi, cụ thể, nhựa sinh học nhanh chóng bị phân hủy chỉ đơn giản là khi tiếp xúc với vi khuẩn trong đất".

Cấu trúc lấy cảm hứng từ hoa sen

Lá sen nổi tiếng là một trong số các bề mặt chống thấm nước tốt nhất trên trái đất và gần như không bị bám bẩn. Bí mật nằm ở cấu trúc bề mặt của lá, bao gồm các trụ nhỏ được phủ một lớp sáp.

Mọi loại nước rơi vào lá sen, đều vẫn ở dạng giọt và chỉ lăn qua lăn lại dưới tác động của trọng lực hoặc gió. Các giọt nước cuốn theo bụi bẩn khi chúng trượt xuống, giữ cho lá luôn sạch.

Để tạo ra vật liệu mô phỏng bề mặt lá sen, đầu tiên, các tác giả đã tổng hợp một loại nhựa từ tinh bột và các hạt nano xenlulô. Bề mặt của loại nhựa sinh học này được in hình hoa văn mô phỏng cấu trúc lá sen, sau đó được phủ lớp bảo vệ PDMS, loại polime hữu cơ làm từ silicon.

Các thử nghiệm cho thấy nhựa sinh học không chỉ đẩy chất lỏng và bụi bẩn một cách hiệu quả mà còn giữ được đặc tính tự làm sạch sau khi bị trầy xước do chất mài mòn và tiếp xúc với nhiệt, axit và etanol.

GS. Benu Adhikari, đồng tác giả nghiên cứu cho biết thiết kế này khắc phục những nhược điểm chính của vật liệu làm từ tinh bột. Tinh bột là một trong những polime tự nhiên linh hoạt và triển vọng nhất, nhưng tương đối mỏng manh và rất dễ bị ẩm. Thông qua kỹ thuật sinh học mô phỏng “hiệu ứng lá sen”, nhóm nghiên cứu đã tạo ra loại nhựa phân hủy sinh học từ tinh bột hiệu quả cao.

Nhóm nghiên cứu tại RMIT mong muốn hợp tác với các đối tác tiềm năng để triển khai các ứng dụng thương mại cho nhựa sinh học. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science of the Total Environment.

N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2022-02-self-cleaning-bioplastics-repel-liquid-dirt.html, 8/2/2022