Chất xúc tác cho nhựa phân hủy sinh học mới được tạo ra

Tuy nhiên, quy mô sản xuất nhựa lớn và những hậu quả đối với môi trường, kết hợp với những hạn chế trong việc xử lý mà cần phải giải quyết theo mô hình sử dụng tài nguyên hiện nay là “khai thác, sản xuất và xử lý”. Do đó, nhựa phân hủy sinh học có nguồn gốc từ các nguyên liệu thay thế, có thể tái tạo đang hấp dẫn hơn, tuy nhiên cho đến nay chúng không thể cạnh tranh về giá cả và hiệu suất so với nhựa từ dầu khí.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford và IBM Research đang phát triển phương pháp hóa học mới mà có thể tạo ra nhựa phân hủy sinh học hiệu quả và không tốn kém, phù hợp để sản xuất hàng loạt các mặt hàng đa dạng như dĩa, các thiết bị y tế và các loại vải. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Nature Chemistry.

Giống như nhiều phản ứng hóa học, để tạo ra các polyeste phân hủy sinh học đòi hỏi phải có sự hỗ trợ của một chất xúc tác - một lớp hóa chất đặc biệt làm tăng tốc độ phản ứng hoặc đẩy nó qua rào cản năng lượng. Các chất xúc tác tiêu chuẩn được sử dụng để sản xuất nhựa phân hủy sinh học phải có nguồn gốc kim loại, đó chính là khó khăn, gây tốn kém trong việc loại bỏ vật liệu cuối cùng, làm cho chúng khó phân hủy trong môi trường.

Nhóm nghiên cứu của Robert Waymouth thuộc Stanford và James Hedrick của IBM Research đã trình bày về chất xúc tác thay thế được làm từ các hợp chất hữu cơ phổ biến.

Các nhà nghiên cứu đã chế tác ra chất xúc tác bằng phản ứng của các thành phần hóa học thông thường - thiourea với alkoxide kim loại. Kết quả là chất xúc tác đó đạt cả hai vừa nhanh và có chọn lọc, nghĩa là nó vượt trội cả về tốc và tạo điều kiện cho phản ứng, đồng thời không làm thay đổi hình dạng hoặc tính chất của polymer khi được hình thành.

Robert Waymouth, Robert Eckles Swain Giáo sư hóa học tại Đại học Stanford cho biết: "Trong khi nhiều chất xúc tác hoặc là nhanh hoặc là chọn lọc thì chất xúc tác này đạt cả hai ưu điểm. Việc chuẩn bị chúng khá đơn giản, dễ sử dụng và có thể dễ dàng được chấp nhận bởi bất kỳ ai có một chút kiến thức cơ bản về hóa học".

Waymouth cho biết, ngoài việc giảm chi phí và các tác động môi trường, chất xúc tác mới có độ êm cao, có thể sử dụng để sản xuất ra nhiều loại nhựa thích hợp cho các chức năng khác nhau. Nghiên cứu có thể tạo ra axit polylactic, một polyester có thể phân hủy sinh học thường được sử dụng để ủ phân thương mại và được sử dụng trong Plasticware dùng một lần, chẳng hạn như bộ đồ ăn, chén, đĩa và dĩa. Nó cũng có những ứng dụng trong y tế như khâu vết thương, cấy ghép và ống đỡ động mạch, cũng như cấy ghép y sinh và các vật liệu vận chuyển thuốc. Những vật dụng hàng ngày như màng bọc thực phẩm và vải không dệt cũng là một tiềm năng.

Các nhà nghiên cứu cho biết, mặc dù các các kết quả được dựa trên một thập kỷ nghiên cứu, tuy nhiên đây chỉ là những bước đầu tiên. Bởi vì kỹ thuật này tương đối đơn giản và các chất xúc tác dễ dàng thay đổi, những tiến bộ này có thể tao ra chất xúc tác mới và hữu ích để sản xuất ra nhựa phân hủy sinh học mới.

Xiangyi Zhang, sinh viên sau đại học ở trường Stanford đã tiến hành các thí nghiệm trong nghiên cứu cho biết: "Thiết kế chất xúc tác của chúng tôi đơn giản và chung, được chứng minh là có lợi ích không chỉ đối với phản ứng trùng hợp mà còn đối với một loạt các phản ứng hữu cơ khác". Nghiên cứu, "Những phản ứng trùng hợp mở vòng nhanh và có chọn lọc bởi alkoxides và thioureas" được tài trợ một phần bởi Quỹ Khoa học Quốc gia.

N.M.P-NASATI (Theo Phys)