Làm thế nào chuối có thể được sử dụng để chống lại cuộc khủng hoảng rác thải nhựa
của Addison Dehaven, Đại học Bang Nam Dakota
Trừu tượng đồ họa. Tín dụng: Hóa học và Dược phẩm bền vững (2023). DOI: 10.1016/j.scp.2023.101400
Chuối là một trong những loại trái cây phổ biến và được tiêu thụ rộng rãi nhất trên thế giới. Chúng cũng là loại cây trồng được trồng nhiều thứ tư trên thế giới, chỉ sau lúa, lúa mì và ngô. Loại trái cây nhiệt đới này có thể làm gì trong việc chống lại cuộc khủng hoảng rác thải nhựa đang diễn ra?
Theo Srinivas Janaswamy, phó giáo sư hóa học thực phẩm tại Khoa Khoa học Thực phẩm và Sữa của Đại học Bang Nam Dakota, có thể là rất nhiều. Nghiên cứu của ông có tựa đề "Màng bao bì có thể phân hủy sinh học từ sợi vỏ chuối" đã được công bố trên tạp chí Hóa học và Dược phẩm Bền vững.
Janaswamy nói: “Nhiều người trong chúng ta tiêu thụ ít nhất một quả chuối mỗi ngày. "Sau khi thưởng thức trái cây thơm ngon, chúng tôi bỏ vỏ đi. Nếu tìm được công dụng giúp loại bỏ rác thải nhựa thì sao?"
Trong vài năm qua, Janaswamy đã nghiên cứu cách sử dụng các sản phẩm phụ nông nghiệp khác nhau, như vỏ chuối và vỏ bơ, để tạo ra màng phân hủy sinh học—vật liệu đóng gói giống nhựa sẽ phân hủy trong môi trường. Một trong những thách thức lớn nhất đối với nhựa làm từ dầu mỏ—loại nhựa phổ biến nhất—là khả năng phân hủy của nó.
Ví dụ: bao bì nhựa, như túi nhựa, sẽ mất tới 20 năm để phân hủy. Với rất ít nhựa được tái chế, hầu hết đều được đưa vào bãi chôn lấp hoặc xả rác ra môi trường rộng lớn hơn, gây ra những hậu quả nghiêm trọng về sức khỏe và môi trường. Việc tìm ra một chất thay thế giống như nhựa có khả năng phân hủy tương đối nhanh sẽ giúp ích rất nhiều trong việc chống lại cuộc khủng hoảng rác thải nhựa đang diễn ra.
Janaswamy cho biết: “Nhìn chung, việc thiếu khả năng phân hủy sinh học của nhựa và những ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người và môi trường đòi hỏi phải có các biện pháp khắc phục bằng một giải pháp thay thế khả thi”. "Vỏ chuối nổi bật là một vật liệu rẻ tiền và đầy hứa hẹn."
Sản phẩm phụ từ chuối
Bởi vì chuối là một trong những loại trái cây được trồng rộng rãi nhất trên thế giới nên chúng tạo ra một lượng lớn sản phẩm phụ. Trên khắp thế giới, các đồn điền chuối tạo ra khoảng 220 tấn chất thải trên 2,5 mẫu Anh. Bã chuối được tạo thành chủ yếu từ vật liệu lignocellulose, thành phần chính để tạo ra màng phân hủy sinh học.
Janaswamy lưu ý: “Dư lượng lignocellulose từ chất thải sinh học nổi bật như một giải pháp thay thế khả thi để sản xuất nhựa sinh học nhờ cấu trúc chắc chắn, khả năng phân hủy sinh học, mật độ thấp và không độc hại”.
Bã chuối—vỏ—gần như luôn không được sử dụng, khiến nó trở thành sản phẩm phụ gần như hoàn hảo để sử dụng cho công việc này.
Janaswamy cho biết: “Hàng năm, gần 36 triệu tấn vỏ chuối được sản xuất, hầu hết trong số đó được xử lý như rác thải”. "Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm loại bỏ một lượng lớn vỏ chuối tại các bãi chôn lấp trong khi sản xuất khoai tây chiên, bột mì, nước trái cây, mứt, thức ăn trẻ em và các sản phẩm khác làm từ chuối. Việc tìm ra cách sử dụng vỏ chuối thiết thực hơn là rất quan trọng để mang lại lợi ích tài chính cho ngành nông nghiệp." công nghiệp và ngăn ngừa ô nhiễm môi trường.”
Janaswamy, bên trái, đang chuẩn bị dung dịch lignocellulose từ bã chuối để chuẩn bị màng với một trong những trợ lý nghiên cứu sau đại học của ông, Sumi Regmi, trong hình bên phải. Tín dụng: Đại học bang Nam Dakota
Trên hết, sản lượng chuối đã tăng 10% từ năm 2010 đến năm 2020 và dự kiến sẽ tiếp tục tăng trong thập kỷ tới. Nhu cầu về vật liệu đóng gói bằng nhựa dự kiến cũng sẽ tăng khi nhu cầu về thực phẩm đóng gói và chế biến sẵn tăng lên.
Nói tóm lại, một loại vật liệu đóng gói giống nhựa thân thiện với môi trường là rất cần thiết. Trong một nghiên cứu mới, Janaswamy và Mominul Hoque, trợ lý nghiên cứu sau đại học tại SDSU, đã chứng minh cách sử dụng vỏ chuối để tạo ra màng phân hủy sinh học – thứ mà một ngày nào đó có thể thay thế nhựa dầu mỏ làm vật liệu đóng gói thực phẩm chủ yếu.
Từ vỏ đến 'nhựa'
Đầu tiên, nhóm nghiên cứu biến vỏ đã qua sử dụng thành cám bằng máy xay sinh tố. Sau đó, như Janaswamy và nhóm của ông đã làm trước đây với vỏ bơ, bã cà phê và cỏ switchgrass, họ đã chiết xuất vật liệu lignocellulose bằng quy trình xử lý hóa học. Sau đó, các sợi được chiết xuất sẽ được tẩy trắng, chưng cất và xử lý trước khi được chuẩn bị thành màng. Sau khi sấy khô, các đặc tính của màng được kiểm tra.
Janaswamy cho biết: “Các màng này bền và trong suốt, và quan trọng hơn là có khả năng phân hủy sinh học trong vòng 30 ngày ở độ ẩm đất 21%. "Phát hiện này mở ra những khả năng mới cho vỏ chuối và các sản phẩm phụ chế biến trái cây khác trong việc thiết kế và phát triển bao bì phân hủy sinh học thay thế nhựa."
Độ trong suốt là một trong những đặc tính thiết yếu của màng, vì người tiêu dùng thích bao bì trong suốt để đánh giá độ tươi của thực phẩm. Các màng được chuẩn bị trong nghiên cứu này trong suốt hơn các màng trước đây được làm từ các sản phẩm phụ khác nhau.
Các giá trị liên quan đến độ bền kéo và độ giãn dài có thể được sử dụng để dự đoán liệu màng có thể duy trì tính toàn vẹn của nó như một vật liệu đóng gói thực phẩm. Như Janaswamy lưu ý, các giá trị liên quan đến màng vỏ chuối cao hơn so với túi đựng hàng tạp hóa thương mại.
Janaswamy giải thích: “Màng sợi vỏ chuối có độ bền kéo hơn 30 MPa, điều này chắc chắn sẽ hấp dẫn đối với túi bao và các ứng dụng đóng gói liên quan”.
Nhìn chung, các đặc tính cho thấy vỏ chuối có thể là vật liệu khả thi được sử dụng để tạo màng phân hủy sinh học.
Janaswamy cho biết thêm: "Nghiên cứu của chúng tôi liên quan đến hóa chất xanh và có thể tái chế là một lộ trình đầy hứa hẹn về kinh tế và bền vững để sản xuất màng phân hủy sinh học nhằm thay thế nhựa hóa dầu và do đó là một đóng góp hấp dẫn cho nền kinh tế sinh học tuần hoàn".
Nghiên cứu sâu hơn sẽ tìm cách cải thiện tính linh hoạt của bộ phim và điều tra khả năng mở rộng và thương mại hóa quá trình chuẩn bị này.
