Top Ý Tưởng Sáng Tạo Thế Giới Năm 2022- Sử dụng tinh thể nano cellulose từ bột gỗ chế tạo lớp phủ trong bao bì thân thiện môi trường

Trong công nghiệp bao bì thực phẩm, đồ ăn thường sử dụng các túi, gói bằng bìa cứng hoặc giấy. Bản thân bìa cứng hoặc giấy thường có thể tái chế, nhưng không thể tách vật liệu ra khỏi lớp lót bằng nhựa mỏng hoặc nhôm mỏng, có tác dụng ngăn chất lỏng rò rỉ ra ngoài hoặc không khí lọt vào những gói hàng khô được niêm phong. Thực tế này khiến nhiều triệu tấn chất thải bị chôn lấp, làm ô nhiễm môi trường thay vì được tái chế, đồng thời việc sản xuất các bao bì thực phẩm mới từ nguyên liệu thô cũng tàn phá môi trường và xả thải khí carbon.

Melodea tạo lớp phủ sinh học cho bao bì thực phẩm từ bột gỗ. Ảnh Courtesy

Melodea , một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Rehovot, miền trung Israel đưa ra phương án giải quyết thách thức này, phát triển một giải pháp độc đáo, sử dụng các tinh thể nano cellulose (CNC), các khối xây dựng tự nhiên của tất cả các loại thực vật để tạo ra một “lớp phủ màng mỏng” mới cho bao bì thực phẩm.

Lớp màng mỏng này thực hiện điều mà lớp phủ truyền thống được gọi là “hàng rào sinh thái” thực hiện, bảo vệ thực phẩm bên trong khỏi bị oxy, không khí, hơi nước thấm vào làm hư hỏng hoặc nhiễm vi khuẩn, nhưng vật liệu này hoàn toàn có thể tái chế được.

Shaul Lapidot, Người đồng sáng lập và Giám đốc điều hành Melodea cho biết: Trong một túi khoai tây chiên, bên trong được bao bọc bằng một lớp nhôm mỏng. Lớp nhôm này bảo vệ thực phẩm bên trong lâu dài khỏi độ ẩm, hơi nước và oxy từ không khí và chống thấm dầu.

Các tinh thể nano cellulose phóng đại cao được chiết xuất từ ​​thực vật. Ảnh Courtesy năm 2013 J. Vincent Edwards và cộng sự.

Ông nói: “Chúng tôi áp dụng những tính chất tương tự bằng phương pháp phủ lên nhựa hoặc giấy với dung dịch của chúng tôi, phát triển trên cơ sở các vật liệu mà chúng tôi chiết xuất từ ​​sợi tự nhiên, sợi thực vật. Đó là một phần sợi thực vật, được chiết xuất hóa học và phân tán trong nước, biến thành gel trong suốt vì kích thước rất, rất nhỏ của các hạt. Chúng tôi đã phát triển thành sản phẩm”.

Công ty chiết xuất CNC từ bột gỗ lâm nghiệp, nguyên liệu thô dùng để sản xuất giấy, ở quy mô công nghiệp. Ban đầu doanh nghiệp sử dụng những phế thải từ ngành công nghiệp giấy và lâm nghiệp, nhưng nhận thấy sản xuất trực tiếp từ bột gỗ sẽ bền vững và kinh tế hơn. Chất thải từ gỗ khi làm giấy chứa rất nhiều hóa chất độc hại gây ô nhiễm, quy trình xử lý chất thải để chiết xuất CNC gây tốn kém kinh tế và gây ô nhiễm môi trường.

Không giống như lớp bọc nhựa, xả thải một lượng khí carbon đáng kể trong quá trình sản xuất và tác động nghiêm trọng đến môi trường, xenlulo có sẵn rộng rãi trong tất cả các loại thực vật và có thể phân hủy sinh học.

Lapidot cho biết: “Nguyên liệu thô dạng mảnh, tương tự như những mảnh giấy rất dày. Chúng tôi cắt nhỏ và cho vào lò phản ứng, sử dụng axit để chiết xuất có chọn lọc các tinh thể nano cellulose (CNC). Sau đó tách các CNC ra khỏi axit, rửa và phân tán vào trong nước.”

CNC được tráng lên giấy, nhựa và những bao bì khác. Vật liệu cũng bảo vệ thực phẩm hiệu quả, chống thấm dầu, nước, không khí và có thời hạn sử dụng tương tự như các lớp phủ không thể tái chế.Ông Lapidot lưu ý, những công ty khác cũng chế tạo được các lớp bao bì có lớp phủ sinh thái, nhưng không duy trì được hiệu suất bảo vệ ở những nơi có độ ẩm cao. Những sản phẩm của Melodea có hiệu suất bảo vệ tốt nhất khi so sánh với sản phẩm đối thủ cạnh tranh.

Công ty đã tiến hành các thử nghiệm trong phòng môi trường riêng, thực phẩm được đặt trong các loại bao bì có các lớp phủ khác nhau trên thị trường và lớp phủ của công ty trong một thời gian dài và so sánh. Bao bì của Melodea có hiệu suất lưu giữ sản phẩm tốt hơn.”

Hai sản phẩm của Melodea được làm bằng CNC. Ảnh Courtesy

Các nhà máy sản xuất của công ty Melodea ở Israel có thể sản xuất hàng trăm tấn nguyên liệu mỗi năm. Gần đây, Malodea mở rộng sang Mỹ, xây dựng một nhà máy sản xuất với công suất hàng nghìn tấn/năm. Doanh nghiệp đã đã chứng minh tính khả thi các sản phẩm của mình ở Mỹ, dự kiến ​​các sản phẩm thương mại đầu tiên sẽ được sử dụng cho nhiều loại bao bì vào đầu năm 2023.

Giải pháp của Melodea hiện đang được sử dụng để sản xuất túi giấy, nắp đậy, khay đựng bột giấy đúc, v.v. Những lớp phủ màng mỏng có những hạn chế riêng. Hiện nay lớp màng mỏng “hàng rào” chủ yếu tập trung vào những sản phẩm khô như hạt cà phê, chocolate, bánh kẹo cũng như những sản phẩm phi thực phẩm như bột giặt. Trong tương lai, Melodea có hướng nghiên cứu phủ các lớp bao bì để chứa chất lỏng như sữa, nước quả hoặc các chất lỏng phi thực phẩm.

Bao bì hiện đang chiếm hơn 40% tổng lượng nhựa được sản xuất. Bao bì hỗn hợp, chủ yếu các sản phẩm làm từ giấy với lớp nhựa mỏng, đóng vai trò như một giải pháp thay thế sinh thái. Nhưng tái chế túi giấy, bao gồm việc tách các giấy khỏi lớp phủ nhựa hoặc nhôm, khó và tốn kém hơn so với tái chế giấy thường.

Nhà máy chiết xuất CNC của Melodea ở Arad, Israel. Ảnh Courtesy

Năm 2019, chỉ có hơn 1% cốc giấy, khay và đĩa làm bằng vật liệu kết hợp từ giấy được tái chế ở EU. Nguyên nhân chính là các phương pháp tái chế này phức tạp, cần được thu gom riêng tại các điểm xử lý do không thể được tái chế cùng với các mặt hàng giấy thông thường. Người tiêu dùng thường không chú ý đến các hướng dẫn phân loại vật liệu tái chế khi vứt rác.

Lapidot trong cuộc phỏng vấn với NoCamels nói: “Trong quá trình tái chế, rác thải nhựa thường được rửa trước khi xử lý. Lớp phủ của chúng tôi có thể được rửa bằng nước, sau khi ngâm và xả, vật liệu phủ sẽ trôi đi và có thể tái chế nhựa đơn giản”.

Melodea đã có một số khách hàng, phần lớn là ở Mỹ. Công ty có một loạt những sản phẩm khác trên cơ sở CNC và đang nghiên cứu những ứng dụng dành cho thiết bị điện tử như màn hình cảm ứng.

Theo Viettimes