Trong bài báo đăng trên tạp chí ACS NANO được Hiệp hội Hóa học Mỹ bình duyệt vào ngày 20/8, các nhà nghiên cứu viết: "Tre, được biết đến với khả năng sinh trưởng, tái tạo, phân hủy sinh học nhanh chóng và thân thiện với môi trường, được coi là vật liệu thay thế đầy hứa hẹn cho nhựa".
Ô nhiễm nhựa đã trở thành mối quan ngại toàn cầu nghiêm trọng, và quá trình phân hủy sinh học rất chậm của nhựa truyền thống đã dẫn đến tình trạng tích tụ rác thải nhựa đáng báo động trong đất, nguồn nước và thậm chí là cơ thể con người.
Trung Quốc, nước có nhiều rừng tre hơn bất kỳ quốc gia nào khác, đang trong quá trình nỗ lực lâu dài nhằm giảm ô nhiễm và đạt được mức trung hòa carbon. Nước này cũng đang tìm cách biến tre thành vật liệu thay thế khả thi cho nhựa, có thể phân hủy nhanh chóng.
Trung Quốc đang tìm cách tận dụng sự phát triển nhanh chóng và khả năng phân hủy sinh học của tre để thay thế các sản phẩm nhựa truyền thống. Ảnh: Shutterstock
Tuy nhiên, những thách thức kỹ thuật đáng kể đã ngăn cản việc sử dụng tre thay thế cho nhựa thông thường một cách rộng rãi. Tính dẻo tự nhiên và tính tự dính của các tế bào tre thấp hơn nhiều so với nhựa truyền thống, buộc tre phải kết hợp với các vật liệu khác như tinh bột. Điều này tạo ra những nhược điểm như độ bền cơ học kém, độ nhạy với nước và chi phí xử lý.
Để tìm ra giải pháp, nhóm nghiên cứu đã phát triển phương pháp cải thiện độ dẻo của tre bằng cách thay đổi cấu trúc tế bào của nó trước khi ép nóng thành nhựa chống nước và có thể tái chế.
Để sản xuất nhựa nhiệt rắn gốc tre ở quy mô công nghiệp, các nhà nghiên cứu nghiền tre thành bột và sử dụng các hóa chất thân thiện với môi trường để loại bỏ một phần lignin - chất hữu cơ tạo độ cứng cho thân cây - và phá vỡ cấu trúc tinh thể của xenluloza.
Màu sắc của nhựa thu được dao động từ vàng nhạt đến nâu đỏ tùy thuộc vào lượng lignin còn lại trong tre.
Các nhà nghiên cứu đến từ Trung tâm nghiên cứu tre quốc gia Trung Quốc, Đại học Nông lâm Phúc Kiến và Viện lâm nghiệp Trung Quốc cho biết: "Quá trình tái tạo này không chỉ tăng cường đáng kể khả năng phản ứng của các tế bào tre mà còn cải thiện đáng kể tính dẻo của chúng".
Toàn bộ nhựa tre được mô tả là có "độ bền cơ học đặc biệt", nghĩa là nó có thể được phân loại là nhựa cứng cùng với các loại nhựa truyền thống như polystyrene và polyvinyl clorua (PVC).
"Tre hoạt tính có thể dùng để sản xuất nhiều loại sản phẩm nhựa tre bao gồm thìa, mũ, ốp điện thoại, ốp tai nghe, ốp máy tính và chậu rửa, mang đến nhiều ứng dụng khác nhau", nhóm nghiên cứu cho biết.
Theo các nhà nghiên cứu, nhựa làm từ tre cũng có độ bền kéo tốt, có thể giữ nguyên hình dạng, cũng như độ cứng khi ngâm trong dung môi và nước.
Vì vật liệu này không bị nóng chảy trong quá trình gia nhiệt nên nó được coi là nhựa nhiệt rắn thay vì nhựa nhiệt dẻo. Nhựa tre cũng có thể tái chế bằng cách nghiền thành bột và trộn với nước trước khi ép nóng lần nữa.
Trong các thử nghiệm chôn dưới đất, các nhà khoa học phát hiện ra rằng nhựa tre gần như phân hủy hoàn toàn sau 90 ngày.
"Nhựa nhiệt rắn làm hoàn toàn từ tre mang đến giải pháp đầy hứa hẹn để thay thế nhựa thông thường bằng các giải pháp thay thế bền vững và thúc đẩy sử dụng các nguồn tài nguyên tre", báo cáo viết.
Hoài Phương (theo SCMP)
