Giải pháp mới loại bỏ vi nhựa trong sản xuất nông nghiệp
Màng phủ nhựa được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp, nhưng nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, phát triển các loại màng phủ bền vững, có thể phân hủy sinh học là hướng đi mới cho các ngành sản xuất nông nghiệp.
Ở nhiều quốc gia, nông dân và người làm vườn sử dụng màng phủ để tăng năng suất cây trồng của họ. Các tấm màng này thường được làm bằng polyethylene và có thể được sử dụng để kiểm soát sự phát triển của cỏ dại, nhiệt độ của đất và lượng nước tiêu thụ. Tuy nhiên, loại vật liệu làm từ dầu mỏ không thể phân hủy sinh học. Do đó, các chất bã màng phải được thu gom vào cuối vụ với nỗ lực đáng kể nếu không sẽ gây ô nhiễm cho các cánh đồng.
Là một phần của dự án NewHyPe, các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu silicat Fraunhofer ISC phối hợp với các đối tác châu Âu để phát triển các loại màng phủ bền vững, có thể phân hủy sinh học với lớp phủ lai bảo vệ.
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng, rác thải nhựa không chỉ gây ô nhiễm đại dương mà còn tác động tới cả đất nông nghiệp. Theo nghiên cứu của Đại học Bayreuth, các hạt nhựa lớn và nhỏ có thể được phát hiện trong đất nông nghiệp thông thường. Màng mùn phủ trên các luống đất trồng hoặc đất nông nghiệp trong sản xuất và làm vườn cũng góp phần gây ô nhiễm. Chúng được sử dụng nhằm mục đích kéo dài mùa trồng trọt và giảm cỏ dại, nhưng cũng có tác dụng trong việc giảm sự bốc hơi và cải thiện sự cân bằng nước của đất.
Theo đó, các màng phủ được làm bằng polyetylen gốc dầu mỏ (PE) phải được thu gom sau khi thu hoạch. Điều này thường để lại dư lượng. Do đó, dư lượng PE vẫn còn trong đất để tạo ra các chất phân hủy và tích tụ ở đó do vi sinh vật không thể phân hủy chúng. Các mảnh PE có thể tác động vật lý lên đất và xâm nhập vào chuỗi thức ăn. Mặc dù các màng phân hủy sinh học được làm từ axit polylactic đã có sẵn, nhưng chúng rất nhạy cảm.
Vì vậy, nhóm các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer ISC ở Würzburg đang làm việc với các đối tác nghiên cứu và công nghiệp từ Đức, Phần Lan và Na Uy trong dự án NewHyPe nhằm phát triển các giải pháp thay thế bền vững, có thể phân hủy sinh học. Một chất thay thế thân thiện với môi trường cho các màng lớn với chi phí rẻ và có khả năng sản xuất hàng loạt.
Giấy phân hủy sinh học thay thế màng nhựa
Các nhà khoa học đã nghiên cứu giấy làm từ xenlulo để phát triển màng bền vững. Tiến sĩ Klaus Rose, nhà nghiên cứu tại Fraunhofer ISC chia sẻ, ưu điểm của giấy là có thể phân hủy rất nhanh mà không để lại cặn. Nhưng quá trình này hiện nay diễn ra quá nhanh. Vật liệu này không tồn tại được trong suốt một vụ canh tác.
Do đó, một lớp phủ chức năng là cần thiết để ổn định giấy và chống lại sự xuống cấp nhanh chóng. Lớp phủ bảo vệ hybrid được làm bằng ORMOCER. Lớp vật liệu của các polyme lai vô cơ - hữu cơ này đã được phát triển hơn 30 năm trước tại Fraunhofer ISC. Các nhà nghiên cứu giải thích rằng, lớp phủ được tạo thành từ hai thành phần khác nhau, polyme hữu cơ và vô cơ - silicat, thường không tương thích. Vật liệu thay thế phải tồn tại trong một mùa canh tác khoảng 3-6 tháng và sau đó sẽ phân hủy hoàn toàn. Các thử nghiệm đầu tiên đã chứng minh rằng lớp phủ của giấy làm tăng độ bền ướt của nó, làm cho nó ổn định hơn.
Giấy mùn lai mới
Ngoài lớp phủ có chức năng ổn định, các nhà nghiên cứu cũng đang thử nghiệm trên một loại giấy phủ hỗn hợp hoàn toàn mới được làm từ cả xenluloza đã được chức năng hóa với các ORMOCER kết hợp với nanocellulose. Hệ thống chất kết dính này hoạt động hiệu quả như một lớp phủ. Do đó, giấy mùn lai mới không yêu cầu lớp phủ bổ sung. Hơn nữa, loại giấy này phải có khả năng chống rách cao hơn giấy bình thường. Độ ổn định cơ học cũng như khả năng chống tia cực tím là những đặc tính quan trọng của loại giấy mới này.
Sau khi nghiên cứu được hoàn thiện, ngành công nghiệp bao bì cũng có thể hưởng lợi từ vật liệu mới này. Giấy có thể phân hủy sinh học thay vì màng nhựa sẽ đóng góp đáng kể vào công cuộc bảo vệ môi trường.
Lan Anh
