Khi thế giới tìm kiếm các cách để giảm sử dụng nhựa như túi nhựa sử dụng một lần, một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu Penn State đã chứng minh một quy trình làm cho túi giấy bền hơn—đặc biệt là khi chúng bị ướt—để làm cho chúng trở thành một giải pháp thay thế khả thi hơn.
Theo nhà nghiên cứu Daniel Ciolkosz, phó giáo sư nghiên cứu về kỹ thuật sinh học và nông nghiệp, nghiên cứu đề xuất một quy trình tạo ra túi giấy đủ bền để sử dụng nhiều lần và sau đó được phân hủy về mặt hóa học bằng cách xử lý kiềm để sử dụng làm nguồn sản xuất nhiên liệu sinh học.
Ông nói: “Khi việc sử dụng chính của các sản phẩm giấy này kết thúc, việc sử dụng chúng cho mục đích thứ cấp sẽ giúp chúng bền vững hơn. "Tái chế và giảm chất thải giấy cũng giúp giảm tổng lượng chất thải rắn được đưa đến các bãi chôn lấp. Đây là một khái niệm mà chúng tôi nghĩ rằng xã hội nên xem xét."
Trưởng nhóm nghiên cứu Jaya Tripathi, người sẽ tốt nghiệp Penn State vào mùa xuân này với bằng tiến sĩ về các hệ thống tái tạo sinh học và đã nhận một vị trí tại Viện Năng lượng Sinh học chung ở California, đã nghĩ ra một quy trình sáng tạo trong đó cellulose trong giấy được đốt cháy hoặc rang trong oxy -môi trường bị tước đoạt, để tăng đáng kể độ bền kéo của nó khi bị ướt.
Cô giải thích rằng túi giấy là một giải pháp thay thế phổ biến cho túi nhựa để giảm tác động đến môi trường do sử dụng nhựa, nhưng túi giấy có tuổi thọ ngắn do độ bền thấp, đặc biệt là khi bị ướt. Và một chiếc túi giấy phải được tái sử dụng nhiều lần để giảm khả năng gây nóng lên toàn cầu của nó xuống dưới mức của túi polyetylen mật độ cao thông thường, Tripathi nói thêm.
Bà nói: “Tái sử dụng chủ yếu bị chi phối bởi độ bền của túi và không chắc rằng một túi giấy thông thường có thể được tái sử dụng số lần cần thiết do độ bền thấp khi bị ướt”. "Việc sử dụng các quy trình hóa học đắt tiền để tăng cường độ bền ướt sẽ làm giảm các tính năng tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường của giấy đối với ứng dụng thương mại , do đó, cần phải khám phá các kỹ thuật phi hóa chất để tăng độ bền ướt của túi giấy. Sự phản xạ có thể là câu trả lời."
Bởi vì quá trình đốt cháy làm giảm sản lượng glucose trong giấy, sau đó cô ấy đã xử lý giấy bằng dung dịch natri hydroxit, còn được gọi là dung dịch kiềm hoặc xút ăn da , làm tăng sản lượng glucose của nó, làm cho giấy trở thành một nguồn tốt hơn để sản xuất nhiên liệu sinh học.
Trong các phát hiện được công bố gần đây trên Tài nguyên, Bảo tồn và Tái chế , sử dụng giấy lọc làm phương tiện, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng độ bền kéo ướt của giấy tăng 1,533%, 2,233%, 1,567% và 557% sau khi bẻ cong trong 40 phút ở 392 độ F, tương ứng là 428 F, 464 F và 500 F.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng sản lượng glucose giảm khi mức độ nghiêm trọng của quá trình đốt cháy tăng lên, nhưng sau khi xử lý các mẫu giấy bị đốt cháy bằng dung dịch natri hydroxit kiềm, sản lượng glucose tăng lên. Ví dụ, hiệu suất glucoza của giấy lọc thô là 955 mg/g chất nền, trong khi đó là 690 mg/g chất nền đối với cùng một mẫu giấy được nung ở 392 F. Hiệu suất glucoza tăng lên 808 và 933 mg/g chất nền tương ứng với xử lý kiềm 1% và 10%.
Tripathi chỉ ra rằng nhu cầu về một khái niệm giống như khái niệm mà các nhà nghiên cứu đã chứng minh để thay thế túi nhựa là hiển nhiên. Theo Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc, 5 nghìn tỷ túi nhựa được sản xuất trên toàn thế giới hàng năm. Có thể mất tới 1.000 năm để những chiếc túi này phân hủy hoàn toàn. Người Mỹ vứt bỏ 100 tỷ túi hàng năm—tương đương với việc đổ gần 12 triệu thùng dầu thô.
Tripathi cho biết: “Bằng cách chuyển sang sử dụng túi mua sắm bằng giấy bền hơn, có thể tái sử dụng, chúng tôi có thể loại bỏ phần lớn chất thải đó. "Ý nghĩa của một công nghệ giống như công nghệ mà chúng tôi đã trình bày trong nghiên cứu này—nếu nó có thể được hoàn thiện—bao gồm cả việc sử dụng các túi cũ làm chất nền để sản xuất nhiên liệu sinh học, sẽ rất lớn."
Giống như nhiều khám phá khoa học, Tripathi đã tình cờ biết được về sức mạnh tổng hợp của quá trình đốt cháy và xử lý kiềm để tăng khả năng của giấy.
Cô ấy nói: “Tôi đang tìm kiếm một thứ khác, nghiên cứu cách quá trình đốt cháy ảnh hưởng đến cellulose đối với sản lượng glucose để sử dụng làm chất nền nhiên liệu sinh học. "Nhưng tôi nhận thấy rằng độ bền của giấy tăng lên khi chúng tôi xử lý xenlulô. Điều đó khiến tôi nghĩ rằng nó có thể sẽ tốt cho việc đóng gói, một ứng dụng hoàn toàn khác."
