Các polyme hoàn hảo - các polyme cân bằng các đặc tính vật lý và tác động đến môi trường - không tồn tại, nhưng polybutylene terephthalate (PBAT) gần đạt đến mức hoàn hảo hơn nhiều.
Sau nhiều thập kỷ không thể ngăn chặn việc sản phẩm của mình bị thải ra bãi rác và đại dương, các nhà sản xuất polyme tổng hợp đang phải chịu áp lực phải chịu trách nhiệm. Nhiều người đang tăng gấp đôi nỗ lực thúc đẩy tái chế để chống lại những lời chỉ trích. Các công ty khác đang cố gắng giải quyết vấn đề rác thải bằng cách đầu tư vào các loại nhựa sinh học có khả năng phân hủy sinh học như axit polylactic (PLA) và este axit béo polyhydroxy (PHA), với hy vọng rằng sự phân hủy tự nhiên sẽ giảm bớt ít nhất một phần chất thải.
Nhưng cả việc tái chế và polyme sinh học đều gặp phải trở ngại. Ví dụ, bất chấp nhiều năm nỗ lực, Hoa Kỳ vẫn tái chế chưa đến 10% lượng nhựa. Và các polyme dựa trên sinh học - thường là sản phẩm của quá trình lên men - đang gặp khó khăn để đạt được hiệu suất và quy mô của các polyme tổng hợp mà chúng dự định thay thế.
PBAT kết hợp một số đặc tính có lợi của polyme tổng hợp và polyme sinh học. Nó có nguồn gốc từ các sản phẩm hóa dầu thông thường – axit terephthalic tinh chế (PTA), butanediol và axit adipic, nhưng nó có khả năng phân hủy sinh học. Là một loại polyme tổng hợp, nó có thể dễ dàng sản xuất hàng loạt và có các đặc tính vật lý cần thiết để tạo ra các màng dẻo có thể so sánh với các màng nhựa truyền thống.
Sự quan tâm đến PBAT đang gia tăng. Các nhà sản xuất lâu đời như BASF của Đức và Novamont của Ý đang nhận thấy nhu cầu ngày càng tăng sau nhiều thập kỷ nuôi dưỡng thị trường. Họ có sự tham gia của hơn nửa tá nhà sản xuất châu Á, những người mong đợi hoạt động kinh doanh polyme sẽ phát triển mạnh khi chính quyền khu vực thúc đẩy sự bền vững.
Marc Verbruggen, cựu Giám đốc điều hành của nhà sản xuất PLA NatureWorks và hiện là nhà tư vấn độc lập, tin rằng PBAT là “sản phẩm nhựa sinh học rẻ nhất và dễ sản xuất nhất” và ông tin rằng PBAT đang trở thành loại nhựa sinh học dẻo ưu việt, đi trước poly succinate butanediol ester ( PBS) và các đối thủ cạnh tranh PHA. Và nó có khả năng xếp ngang hàng với PLA là hai loại nhựa phân hủy sinh học quan trọng nhất mà ông cho rằng đang trở thành sản phẩm thống trị cho các ứng dụng cứng nhắc.
Ramani Narayan, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học bang Michigan, cho biết ưu điểm chính của PBAT - khả năng phân hủy sinh học của nó - đến từ các liên kết este, chứ không phải khung cacbon-cacbon trong các polyme không phân hủy như polyetylen. Liên kết este dễ bị thủy phân và bị phá hủy bởi enzyme.
Ví dụ, axit polylactic và PHA là các polyeste bị phân hủy khi liên kết este của chúng bị phá vỡ. Nhưng loại polyester phổ biến nhất - polyethylene terephthalate (PET), được sử dụng trong sợi và chai soda - không dễ bị phân hủy. Điều này là do vòng thơm trong khung của nó đến từ PTA. Theo Narayan, các vòng mang lại đặc tính cấu trúc cũng khiến PET kỵ nước. Ông nói: “Nước không dễ lọt vào và nó làm chậm toàn bộ quá trình thủy phân.
Basf sản xuất polybutylene terephthalate (PBT), một loại polyester làm từ butanediol. Các nhà nghiên cứu của công ty đã tìm kiếm một loại polyme có khả năng phân hủy sinh học mà họ có thể dễ dàng sản xuất. Họ đã thay thế một số PTA trong PBT bằng axit glycolic adipose diaxit. Bằng cách này, các phần thơm của polyme được tách ra để chúng có thể phân hủy sinh học. Đồng thời, lượng PTA còn lại đủ để tạo ra các đặc tính vật lý có giá trị cho polyme.
Narayan tin rằng PBAT có khả năng phân hủy sinh học cao hơn một chút so với PLA, vốn cần phân hữu cơ công nghiệp để phân hủy. Nhưng nó không thể cạnh tranh với các PHA có bán trên thị trường, vốn có khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện tự nhiên, ngay cả trong môi trường biển.
Các chuyên gia thường so sánh các tính chất vật lý của PBAT với polyetylen mật độ thấp, một loại polyme đàn hồi được sử dụng để làm màng, chẳng hạn như túi đựng rác.
PBAT thường được trộn với PLA, một loại polymer cứng có đặc tính giống polystyrene. Thương hiệu Ecovio của Basf dựa trên sự pha trộn này. Ví dụ, Verbruggen cho biết một túi mua sắm có thể phân hủy thường chứa 85% PBAT và 15% PLA.
Novamont bổ sung thêm một khía cạnh khác vào công thức. Công ty trộn PBAT và các polyester thơm béo có khả năng phân hủy sinh học khác với tinh bột để tạo ra nhựa cho các ứng dụng cụ thể.
Stefano Facco, giám đốc phát triển kinh doanh mới của công ty, cho biết: “Trong 30 năm qua, Novamont đã tập trung vào các ứng dụng mà khả năng phân hủy có thể tăng thêm giá trị cho chính sản phẩm. “
Một thị trường lớn cho PBAT là lớp phủ, được rải xung quanh cây trồng để ngăn ngừa cỏ dại và giúp giữ độ ẩm. Khi sử dụng màng polyethylene, nó phải được kéo lên và thường chôn ở các bãi chôn lấp. Nhưng màng phân hủy sinh học có thể được trồng trực tiếp vào đất.
Một thị trường lớn khác là túi rác có thể phân hủy dành cho dịch vụ ăn uống và thu gom rác thực phẩm và rác sân vườn tại nhà.
Những chiếc túi từ các công ty như BioBag, gần đây được Novamont mua lại, đã được bán tại các nhà bán lẻ trong nhiều năm.
Thời gian đăng: 26-11-21