Tính linh hoạt và các đặc tính mong muốn của nhựa tổng hợp đã góp phần đáng kể vào việc ứng dụng rộng rãi của chúng. Tuy nhiên, sự tích tụ lớn rác thải nhựa trong môi trường do bản chất không phân hủy sinh học của chúng đã làm gia tăng ô nhiễm nhựa. Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường. Các chiến lược hiện có để giảm thiểu sự tích tụ rác thải nhựa còn chưa đầy đủ, và nhu cầu cấp thiết về các phương pháp tiếp cận bền vững thay thế để giải quyết ô nhiễm nhựa là rất lớn. Trong bối cảnh này, phân hủy sinh học nhựa đã nổi lên như một phương pháp tiếp cận bền vững và thân thiện với môi trường để giải quyết sự tích tụ rác thải nhựa, nhờ điều kiện môi trường ôn hòa hơn và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn. Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường

Trong những năm gần đây, nhiều nỗ lực nghiên cứu sâu rộng đã tập trung vào việc xác định các vi sinh vật và enzyme có khả năng phân hủy nhựa. Bài tổng quan này nhằm mục đích cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện và kịp thời về tình trạng phân hủy sinh học nhựa hiện nay, tập trung vào những đột phá và khám phá gần đây trong lĩnh vực này. Hơn nữa, những thách thức hiện tại liên quan đến phân hủy sinh học nhựa cũng được thảo luận và triển vọng phát triển liên tục của phân hủy sinh học nhựa cũng được nêu bật.Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

1.Những thách thức là gì?Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

Nhựa là vật liệu chủ chốt trong cuộc sống hiện đại. Chúng đa năng, nhẹ và có thể được sản xuất với chi phí tương đối thấp. Hiện nay, chỉ khoảng 1% nhựa và sản phẩm nhựa trên thị trường toàn cầu được coi là có nguồn gốc sinh học, có thể phân hủy sinh học và/hoặc có thể phân hủy sinh học (European Bioplastics e.V., 2020b).

Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường

Hầu hết nhựa vẫn được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, một quá trình góp phần tạo ra khí thải nhà kính trong toàn bộ chuỗi giá trị của chúng. Trên thực tế, nhựa gây ô nhiễm trong suốt vòng đời của chúng, từ sản xuất, sử dụng và cuối cùng là thải bỏ.Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

Tỷ lệ tái chế nhựa thấp và nhựa rò rỉ ra môi trường thông qua các hoạt động như xả rác, quản lý chất thải không đúng cách và hao mòn sản phẩm. Chúng có thể tồn tại trong tự nhiên nhiều năm và có khả năng xâm nhập vào chuỗi thức ăn. Ô nhiễm bởi các hạt nhựa là một thách thức đặc biệt trong việc giữ cho phân trộn được làm từ rác thải sinh học được thu gom riêng biệt sạch sẽ (EEA, 2020).Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

Phân hủy sinh học, tự phân hủy và nhựa sinh học ngày càng được quảng bá như là giải pháp cho một số thách thức này. Ngày càng nhiều sản phẩm tiêu dùng, chẳng hạn như túi nhựa, bao bì và cốc nhựa dùng một lần, được dán nhãn là “phân hủy sinh học”, “phân hủy sinh học” hoặc “có nguồn gốc sinh học”. Nhưng chính xác thì những thuật ngữ này có nghĩa là gì? Nhựa phân hủy sinh học, tự phân hủy sinh học và nhựa có nguồn gốc sinh học có thể giúp giải quyết những thách thức về tính bền vững do nhựa đặt ra ở mức độ nào? Và liệu chúng có tạo ra những thách thức mới không?

Nhựa phân hủy sinh học, tự phân hủy sinh học, nhựa có nguồn gốc sinh học – tất cả có nghĩa là gì?Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường

Vật liệu phân hủy sinh học và nhựa phân hủy sinh học có thể bị vi sinh vật phân hủy thành nước, carbon dioxide, muối khoáng và sinh khối mới theo thời gian. Việc nhựa phân hủy sinh học hay tự phân hủy sinh học có thể phân hủy sinh học hay không và tốc độ phân hủy sinh học của nó phụ thuộc phần lớn vào các điều kiện mà nó tiếp xúc trong quá trình xử lý.Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.  Các điều kiện này bao gồm nhiệt độ, thời gian, sự hiện diện của vi sinh vật, chất dinh dưỡng, oxy và độ ẩm (De Wilde và cộng sự, 2013; van den Oever và cộng sự, 2017).

Các loại nhựa phân hủy sinh học và phân hủy sinh học khác nhau được thiết kế để phân hủy sinh học trong những điều kiện cụ thể (Hộp 1). Trong những điều kiện khác, chúng có thể phân hủy sinh học chậm hoặc không phân hủy, hoặc phân mảnh thành các hạt vi nhựa.

2. Tổng quan về Nhựa và những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường

Nhựa phân hủy sinh học được thiết kế để phân hủy sinh học trong một môi trường cụ thể (nước, đất, phân hữu cơ) trong những điều kiện nhất định và trong một khoảng thời gian nhất định.

Nhựa phân hủy sinh học công nghiệp được thiết kế để phân hủy sinh học trong điều kiện của nhà máy ủ phân công nghiệp hoặc nhà máy tiêu hóa kỵ khí công nghiệp với quá trình ủ phân sau đó.

Nhựa phân hủy sinh học gia đình được thiết kế để phân hủy sinh học trong điều kiện của máy ủ phân gia đình được quản lý tốt ở nhiệt độ thấp hơn so với nhà máy ủ phân công nghiệp. Hầu hết chúng cũng phân hủy sinh học trong các nhà máy ủ phân công nghiệp.

Nhựa sinh học được làm hoàn toàn hoặc một phần từ nguyên liệu thô sinh học, trái ngược với nguyên liệu thô hóa thạch (dầu) được sử dụng trong nhựa thông thường.Nhựa không phân hủy sinh học có thời hạn sử dụng dài. Chúng có thể phân hủy thành các mảnh nhỏ hơn, tạo thành vi nhựa và tích tụ trong môi trường.Nhựa phân hủy oxy hóa bao gồm các chất phụ gia, thông qua quá trình oxy hóa, dẫn đến sự phân mảnh của chúng thành vi nhựa hoặc phân hủy hóa học.

Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường

2.1 Các giải pháp hiện có cho rác thải nhựa
Phương pháp phổ biến nhất để quản lý rác thải nhựa là chôn lấp, vì 79% rác thải nhựa phát sinh sẽ được đưa đến các bãi chôn lấp (Geyer và cộng sự, 2017). Trong nỗ lực thu hồi năng lượng từ rác thải nhựa và giảm gánh nặng cho các bãi chôn lấp hiện có, phương pháp đốt cũng đã được áp dụng (Evode và cộng sự, 2021). Hơn nữa, các khái niệm về tái chế rác thải nhựa và nền kinh tế tuần hoàn cho nhựa cũng đã được nhấn mạnh rộng rãi (Evode và cộng sự, 2021). Việc sử dụng nhựa phân hủy sinh học cũng được ủng hộ như một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho nhựa tổng hợp).

2.2. Chôn lấp
Chôn lấp là phương pháp xử lý rác thải nhựa sau tiêu dùng đơn giản nhất, nhưng khả năng phân hủy sinh học của nhựa giúp việc sử dụng không gian đã qua sử dụng cho các mục đích khác về lâu dài trở nên hiệu quả hơn (Webb và cộng sự, 2013). Sự hình thành các chất gây ô nhiễm môi trường thứ cấp (ví dụ: benzen, toluen và xylene) từ các mảnh vụn nhựa, được thải ra dưới dạng khí và nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp, càng góp phần gây ô nhiễm môi trường (Webb và cộng sự, 2013). Ngoài ra, việc giải phóng bisphenol A (BPA) từ rác thải nhựa trong các bãi chôn lấp dẫn đến nồng độ hydro sunfua trong đất tăng lên, ức chế sự phát triển của thực vật (Tsuchida và cộng sự, 2011). Tệ hơn nữa, việc tạo ra và thải ra các hạt vi nhựa từ các bãi chôn lấp (He và cộng sự, 2019) đã làm dấy lên những lo ngại về an toàn vì vi nhựa được biết là phân tán nhanh hơn các mảnh vụn nhựa lớn hơn.Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

Về mặt môi trường, chôn lấp là phương pháp ít được ưa chuộng nhất. Một số quốc gia thuộc Liên minh Châu Âu (EU) đã áp dụng thuế và lệnh cấm chôn lấp rác thải nhựa nhằm khuyến khích việc tránh chôn lấp rác thải nhựa và thúc đẩy quản lý rác thải nhựa bền vững (Schyns & Shaver, 2021).

2.3. Đốt
Đốt rác thải nhựa là quá trình đốt cháy hoàn toàn nhựa, tạo ra nước và carbon dioxide (CO2) (Evode và cộng sự, 2021). Phương pháp này cho phép thu hồi năng lượng từ rác thải dưới dạng nhiệt. Phương pháp này được coi là một giải pháp thay thế tốt hơn so với việc chôn lấp rác thải nhựa, vì quá trình đốt góp phần giảm thiểu chất thải và tạo ra năng lượng, có thể được sử dụng trong công nghiệp hóa hiện đại (Evode và cộng sự, 2021). Do đó, sự chuyển dịch sang đốt rác thải từ các bãi chôn lấp truyền thống đã được ghi nhận tại EU, nơi việc áp dụng phương pháp đốt rác đã tăng 8% so với giai đoạn 1995-2013 (Evode và cộng sự, 2021). Tuy nhiên, việc đốt rác thải nhựa tạo ra CO2 dương ròng, một trong những khí nhà kính chính trong khí quyển Trái Đất (Devasahayam và cộng sự, 2019). Bên cạnh CO2, các chất ô nhiễm khác như bụi mịn, oxit nitơ, carbon monoxide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi cũng được thải ra từ quá trình đốt rác thải nhựa (Ali và cộng sự, 2021). Việc thiếu thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí ở hầu hết các lò đốt đã làm trầm trọng thêm tình trạng cố ý thải các chất độc hại vào khí quyển, góp phần gây ô nhiễm không khí (Sharma và cộng sự, 2013). Hơn nữa, việc đốt nhựa chứa clorua như PVC tạo ra dioxin, một chất được biết là gây ung thư cho con người (Devasahayam và cộng sự, 2019). Mặc dù việc đốt rác thải nhựa làm giảm lượng rác thải chôn lấp, nhưng nó lại góp phần đáng kể vào ô nhiễm môi trường và gây nguy cơ cho sức khỏe cộng đồng.Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường

2.4. Tái chế
Những hạn chế liên quan đến các chiến lược chôn lấp và đốt đã thúc đẩy sự quan tâm ngày càng tăng đối với việc tái chế nhựa, nhằm thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn của nhựa. Tái chế rác thải nhựa có thể được thực hiện bằng phương pháp cơ học hoặc hóa học.
Tái chế cơ học bao gồm việc thu hồi rác thải nhựa thông qua các quy trình vật lý như phân loại, rửa, sấy khô, nghiền và tạo hạt lại để tạo ra các sản phẩm nhựa mới mà không làm thay đổi cấu trúc polyme ban đầu (Vilaplana & Karlsson, 2008). Điều này giúp giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên hóa thạch trong sản xuất các sản phẩm nhựa nguyên sinh. Một nghiên cứu phân tích vòng đời (LCA) gần đây cũng cho thấy tác động ròng đến biến đổi khí hậu của tái chế cơ học là thấp nhất, so với các phương pháp khác như tái chế hóa học và thu hồi năng lượng thông qua đốt và thiêu hủy (Jeswani và cộng sự, 2021).Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.

3. Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường và việc tái chế hóa học

Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường

Tái chế hóa học là một phương pháp chuyển đổi rác thải nhựa thành các sản phẩm có giá trị gia tăng, nhằm thiết lập một nền kinh tế tuần hoàn cho nhựa. Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường. Các sản phẩm điển hình được thu hồi thông qua quá trình tái chế hóa học nhựa bao gồm dầu lỏng ở nhiệt độ cao.Những thách thức trong sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.