Nguồn cellulose vô tận từ thân chuối
Hai nhà nghiên cứu tại Đại học New South Wales (UNSW) Sydney, Úc đã phát hiện ra một cách mới để biến chất thải trồng chuối thành vật liệu đóng gói không chỉ phân hủy sinh học mà còn có thể tái chế.
Phó giáo sư Jayashree Arcot và Giáo sư Martina Stenzel đang tìm cách chuyển đổi chất thải nông nghiệp thành thứ có thể có giá trị gia tăng cho ngành công nghiệp. Và họ đã chọn cây chuối vì đây là loài cây đang sản sinh một lượng lớn chất thải hữu cơ. Hiện người ta mới chỉ sử dụng quả chuối, chiếm chỉ có 12% cây, trong khi phần còn lại bị loại bỏ sau khi thu hoạch.
Phó giáo sư Arcot cho biết: "Điều làm cho việc kinh doanh trồng chuối trở nên đặc biệt lãng phí so với các loại cây ăn quả khác là cây chết sau mỗi vụ thu hoạch".
"Chúng tôi đặc biệt quan tâm đến thân chuối, vì đây là thân nhiều lớp, thường bị chặt sau mỗi vụ thu hoạch và bị vứt bỏ trên cánh đồng. Một số được sử dụng cho hàng dệt, một số làm phân trộn, nhưng ngoài ra, nó một sự lãng phí rất lớn", Phó giáo sư Arcot nói.
Còn Giáo sư Stenzel đã tự hỏi liệu cây chuối có phải là nguồn cellulose có giá trị hay không. Cellulose vốn là một thành phần cấu trúc quan trọng của vách tế bào thực vật có thể được sử dụng trong bao bì, giấy, dệt may và thậm chí cả các ứng dụng y tế như chữa lành vết thương và vận chuyển thuốc.
Sử dụng nguồn cung cấp nguyên liệu thân cây chuối được trồng tại vườn Royal Botanic ở Sydney, bộ đôi này đã làm việc để chiết xuất cellulose từ chuối để thay thế nhựa sản xuất bao bì.
"Thân cây chuối chứa 90% nước, vì vậy vật liệu rắn cuối cùng giảm xuống còn khoảng 10%," Phó giáo sư Arcot nói. "Chúng tôi mang thân chuối vào phòng thí nghiệm và cắt nó thành từng mảnh, sấy khô ở nhiệt độ rất thấp trong lò sấy, sau đó nghiền thành bột rất mịn."
 |
Màng sản phẩm cuối cùng tương tự như giấy. Ảnh: Đại học New South Wales.
Giáo sư Stenzel tiếp lời: "Sau đó, chúng tôi lấy bột này và làm mềm nó bằng phương pháp xử lý hóa học. Nguyên liệu mới được gọi là nano-cellulose, một vật liệu có giá trị cao trong toàn bộ các ứng dụng. Một trong những ứng dụng mà chúng tôi quan tâm đặc biệt là sử dụng nó để làm bao bì thực phẩm sử dụng một lần thay thế loại bao bì nhựa đang được vứt bỏ ở nhiều bãi rác".
Nhựa sinh học từ cây chuối có thể phân hủy trong sáu tháng
Khi chế biến, vật liệu này trông tương tự như tờ giấy. Phó giáo sư Arcot cho biết tùy thuộc vào độ dày dự định, vật liệu có thể được sử dụng ở một số định dạng khác nhau trong bao bì thực phẩm. "Hiện đã có một số tùy chọn tại thời điểm này, và chúng tôi có thể may thành túi mua sắm," cô nói.
Phó giáo sư Arcot cho biết cô và Giáo sư Stenzel đã xác nhận trong các thử nghiệm rằng vật liệu này bị phân hủy sau khi đặt dưới đất trong sáu tháng. Kết quả cho thấy các tấm cellulose đang trong quá trình phân rã vào các mẫu đất.
Theo Giáo sư Arcot: "Vật liệu này cũng có thể tái chế. Một trong những sinh viên tiến sĩ của chúng tôi đã chứng minh rằng chúng có thể được tái chế đến ba lần mà không có bất kỳ thay đổi nào về tính chất".
Các thử nghiệm với thực phẩm cũng đã chứng minh rằng nó không gây ra rủi ro ô nhiễm. Giáo sư Stenzel nói: "Chúng tôi đã thử nghiệm vật liệu này với các mẫu thực phẩm để xem liệu có bất kỳ sự rò rỉ nào vào các tế bào hay không và kết quả không thấy bất kỳ điều gì. Tôi cũng đã thử nghiệm nó trên các tế bào động vật có vú, tế bào ung thư, tế bào T, một phân lớp bạch cầu vốn rất nhạy cảm và kết quả là tất cả đều không độc hại, vì vậy nó rất lành tính."
 |
Thân chuối được sấy khô, nghiền thành bột, sau đó được đặt trong dung dịch kiềm để chiết xuất cellulose và xử lý thành các màng có độ dày khác nhau. Ảnh: Đại học New South Wales.
Tiềm năng chiết xuất cellulose từ chuối và nhiều loại cây khác
Hai nhà khoa học cũng đã nghiên cứu chất thải nông nghiệp khác như công nghiệp bông và công nghiệp trồng lúa, và họ đã chiết xuất cellulose từ cả bông thải được thu gom từ gạc bông và trấu.
"Về lý thuyết, bạn có thể nhận được nano-cellulose từ mọi loại cây, chỉ là một số loại thực vật tốt hơn những loại khác ở chỗ chúng có hàm lượng cellulose cao hơn", Giáo sư Stenzel nói.
"Điều làm cho chuối trở nên hấp dẫn ngoài hàm lượng cellulose cao thì chúng còn là một loại cây được trồng hàng năm", Phó giáo sư Arcot nói thêm.
Các nhà nghiên cứu cho rằng để thân chuối là một sự thay thế thực tế cho túi nhựa và bao bì thực phẩm, có ý nghĩa đối với ngành công nghiệp chuối để bắt đầu chế biến chúng thành bột và bán cho các nhà cung cấp bao bì.
Và ở đầu kia của chuỗi cung ứng, nếu các nhà sản xuất bao bì cập nhật máy móc của họ để có thể chế tạo màng nano-cellulose thành túi và các vật liệu đóng gói thực phẩm khác, thì thân chuối có cơ hội thực sự trở thành nguồn nguyên liệu bao bì thực phẩm bền vững hơn nhiều.
"Điều chúng tôi muốn ở giai đoạn này là một đối tác trong ngành công nghiệp nhựa, người có thể xem xét làm thế nào điều này có thể được nâng cao và giá rẻ như thế nào chúng tôi có thể làm cho nó," Giáo sư Stenzel nói.
Phó giáo sư Arcot đồng ý. "Tôi nghĩ rằng các công ty bao bì sẽ sẵn sàng hơn để sử dụng vật liệu này, nếu họ biết rằng vật liệu này có sẵn."
