Nhựa sinh học có thể phân hủy, chế tạo từ vật liệu sinh học chứ không phải dầu mỏ có thể sản xuất theo phương pháp kinh tế và thân thiện với môi trường hơn từ phụ phẩm râu ngô, cỏ và cây họ đậu mesquite, theo nghiên cứu mới của nhà khoa học Texas A&M AgriLife Research.
Giáo sư, tiến sĩ khoa học AgriLife Research Joshua Yuan, chủ nhiệm bộ
môn Sinh học Tổng hợp và Sản phẩm tái tạo tại Khoa bệnh học thực vật
của Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống Texas A&M cho
biết, phương pháp này sử dụng quy trình tiền điều hòa "plug-in" (kỹ
thuật hỗ trợ), một kỹ thuật điều chỉnh đơn giản nguyên liệu cho những
nhà máy lọc nhiên liệu sinh học.
Những công nghệ "plug-in" hỗ trợ cho phép tối ưu hóa lignin (cao phân
tử vô định hình) bền vững, tiết kiệm chi phí, thành phần chính của nhựa
sinh học trong bao bì thực phẩm và những vật dụng thông thường.
Tiến sĩ Joshua Yuan cho biết, thành tế bào thực vật có ba thành phần
chính: cellulose, hemicellulose và lignin. Cellulose và hemicellulose là
đường, sử dụng để lên men ethanol. Lignin là một polyme thơm, có thể sử
dụng để sản xuất sợi carbon chất lượng cao, hạt nano, chất kết dính
nhựa đường, nhựa sinh học và dầu diesel sinh học từ lignin.
Công nghệ sử dụng phụ phẩm nông nghiệp sản xuất nhiên liệu và chế tạo nhựa sinh học.
Công trình nghiên cứu có trị giá 2,4 triệu USD do Văn phòng Công nghệ
Năng lượng Sinh học Năng lượng Tái tạo và Hiệu quả Năng lượng của Bộ
Năng lượng Mỹ tài trợ. Báo cáo nghiên cứu được công bố trên tạp chí
Nature Communications.
Tiến sĩ Joshua Yuan nói: “Khai thác và sử dụng hiệu quả lignin là một
thách thức lớn đối với các nhà máy lọc dầu sinh học (chuyển sinh khối
thành nhiên liệu và các sản phẩm phụ). Chúng tôi đưa ra Quy trình sử
dụng năm công nghệ tiền xử lý thông thường sửa đổi để sản xuất đồng thời
nhiên liệu sinh học và chất dẻo với chi phí thấp.” Phương pháp mới có
tên gọi: "các quy trình tiền điều hòa plug-in của lignin" (PIPOL), được
bổ sung trực tiếp vào quy trình sản xuất của các nhà máy lọc sinh học
hiện tại với giá thành hạ. PIPOL được thiết kế để tích hợp lignin hòa
tan, điều hòa và lên men, chuyển hóa thành nhiên liệu và dễ dàng thích
ứng với các thiết kế của nhà máy lọc sinh học.
Theo giáo sư Joshua Yuan, lĩnh vực kinh tế sinh học và công nghiệp
sản xuất sinh học là một trong những ưu tiên của chính phủ Mỹ. Cơ sở hạ
tầng kinh tế sinh học, đổi mới, sản phẩm, công nghệ và dữ liệu là những
giải pháp cơ bản thúc đẩy tăng trưởng kinh tế. Kinh tế sinh học có thể
tạo ra nhiều triệu việc làm và hàng chục tỷ đô la doanh thu hàng năm.
Cây
cao lương lai năng suất cao lâu năm có thể được sử dụng làm nguyên liệu
sản xuất nhựa sinh học với phương pháp kinh tế hơn và thân thiện với
môi trường. (Ảnh Texas A&M AgriLife của Kay Ledbetter)
Tiến sĩ Joshua Yuan nhấn mạnh: "Đổi mới công nghệ là điều kiện then
chốt cho sự tăng trưởng và sử dụng rộng rãi hơn nhựa phân hủy sinh học.
Thương mại hóa nhà máy lọc sinh học linocellulosic gặp khó khăn do ngoại
trừ ethanol, không có nhiều sản phẩm giá trị cao từ sinh khối, không sử
dụng lignin cho những sản phẩm thông dụng bền vững. Phát minh mới sẽ
tạo ra những bước tiến đáng kể để nhà máy lọc sinh học hiệu quả về kinh
tế."
“Chúng ta đang sản xuất hơn 300 triệu tấn nhựa mỗi năm. Điều quan
trọng là phải thay thế tất cả bằng nhựa phân hủy sinh học. Công nghệ mới
mở ra một hướng sản xuất nhựa sinh học từ chất thải nông nghiệp thông
thường như ngô, các loại cỏ (tre) và gỗ khác.”
AgriLife Research và Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống
đã xác định, những sản phẩm nông nghiệp như cây họ đậu mesquite và cao
lương sản lượng cao có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất nhiên
liệu sinh học. Những phụ phẩm nông nghiệp khác như râu ngô và các loại
cỏ khác cũng là nguồn nguyên liệu cho các nhà máy nhiên liệu sinh học.
Đây là nguồn doanh thu mới tiềm năng cho nông dân và giao thông vận tải,
cung cấp nguyên liệu thô thu hoạch và phụ phẩm đến các nhà máy lọc dầu
sinh học.
Nhựa sinh học từ nhà máy lọc sinh học lignocellulosic có hiệu quả hơn
về kinh tế do sử dụng chất thải nông nghiệp để sản xuất nhựa phân hủy
sinh học. Công nghệ này cũng giảm thiểu những thay đổi khí hậu toàn cầu
nhờ thay thế nhiên liệu hóa thạch và chất dẻo khó phân hủy bằng chất dẻo
tái tạo và phân hủy sinh học.