Tái thiết kế nhựa phân hủy sinh học polyhydroxyalkanoates (PHA)

CSVN – Nhựa polyhydroxyalkanoates (PHAs) là một loại polyme được tạo ra một cách tự nhiên bởi các vi sinh vật sống hoặc được sản xuất tổng hợp từ các nguyên liệu có thể tái tạo sinh học.

Chúng có khả năng phân hủy sinh học trong môi trường xung quanh, bao gồm cả ở đại dương và trong đất. Chúng được gọi là nhựa “trong mơ”. Tuy nhiên, PHA chưa được coi là một giải pháp thay thế cho nhựa truyền thống trong khía cạnh bền vững và thân thiện với môi trường. Do tinh thể PHA giòn nên không bền và tiện lợi như nhựa thông thường. Chúng không thể dễ dàng được xử lý nóng chảy và tái chế, khiến chúng trở nên đắt đỏ khi sản xuất ra sản phẩm.

Các nhà hóa học polyme của Đại học bang Colorado (CSU) do Eugene Chen, Giáo sư xuất sắc của Khoa Hóa học đứng đầu, đã tạo ra một nền tảng PHA tổng hợp giải quyết từng vấn đề này, mở đường cho một tương lai trong đó PHA có thể cất cánh trên thị trường chất dẻo một cách thực sự bền vững. Chen và các đồng nghiệp đã báo cáo trên tạp chí Science một loại PHA mới được thiết kế lại, có thể tiếp cận dễ dàng thông qua xúc tác hóa học.

Nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm một chiến lược để giải quyết sự mất ổn định nhiệt nội tại của PHA thông thường; việc thiếu khả năng chịu nhiệt của chúng cũng gây khó khăn cho quá trình nấu chảy chúng thành các sản phẩm cuối cùng. Các nhà hóa học của CSU đã thực hiện những thay đổi cơ bản đối với cấu trúc của những loại nhựa này, thay thế các nguyên tử hydro chịu trách nhiệm cho sự phân hủy nhiệt bằng các nhóm metyl mạnh hơn. Sự sửa đổi cấu trúc này giúp tăng cường đáng kể tính ổn định nhiệt của PHA, dẫn đến nhựa có thể được xử lý nóng chảy mà không bị phân hủy.

Thêm vào đó, các PHA mới được thiết kế rất bền về mặt cơ học, thậm chí còn vượt trội so với hai loại nhựa hàng hóa phổ biến nhất hiện nay là polyetylen mật độ cao (HDPE)– được sử dụng trong các sản phẩm như chai đựng sữa và dầu gội đầu – và propylene isotactic, được sử dụng để sản xuất các bộ phận trong ô tô và sợi tổng hợp. Ngoài ra, PHA mới có thể được tái chế hóa học để trở lại phân tử monome của nó, với chất xúc tác và nhiệt đơn giản. Monome sạch được thu hồi có thể được tái sử dụng để tái tạo lại PHA đó – về nguyên tắc là vô hạn. Chen cho biết: “Chúng tôi đang bổ sung ba tính năng mong muốn chính cho PHA sinh học, bao gồm tái chế hóa học theo vòng kín, điều cần thiết để đạt được nền kinh tế PHA tuần hoàn.

NGUYỄN ANH NGHĨA

(theo www.chemeurope.com)