Trí thức

Nhựa có thể phân hủy có thể giải quyết vấn đề bao bì dùng một lần không |Nguồn: pexels.com

Hướng dẫn đọc

●

○

Nhựa “dễ phân hủy” đã trở thành một xu hướng bảo vệ môi trường mới.Tuy nhiên, từ khâu sản xuất, sử dụng đến phân loại và chế biến, các vấn đề do "phân hủy" gây ra còn nhiều hơn rất nhiều so với việc giải quyết.Không những giá thành cao mà còn không bền bằng các loại nhựa truyền thống;Sau khi biến thành rác thải, vẫn cần môi trường thu gom phân loại rất chi tiết và làm phân compost công nghiệp mới thực sự nhận ra sự “xuống cấp”.Tuy nhiên, hai điều kiện này khó được cung cấp trong hầu hết các lĩnh vực, vì vậy chúng tôi có lý do để đặt câu hỏi liệu nó có nên ra khỏi phòng thí nghiệm và hướng tới ứng dụng quy mô lớn hay không.

Do Yang Jinqi viết kịch bản

Phụ trách biên tập: Feng Hao

●●● Để chào đón Thế vận hội Olympic mùa đông Bắc Kinh 2022 sắp diễn ra, Sinopec đã thông báo rằng Công ty Dầu khí Bắc Kinh trực thuộc của họ sẽ tặng 100000 túi nhựa có thể phân hủy cho thị trấn Triệu Sơn Đình, nơi có khu vực thi đấu Yanqing của Thế vận hội Olympic mùa đông, để giảm lượng nhựa ô nhiễm trong quá trình hoạt động của trò chơi.Vật liệu của những túi nhựa này là PBAT (đồng trùng hợp của butanediol adipate và butanediol terephthalate), có thể bị phân hủy trong điều kiện ủ phân.Với việc nâng cao nhận thức của cộng đồng về ô nhiễm nhựa, nhựa khó phân hủy được coi là chìa khóa vàng để giải quyết ô nhiễm trắng.

Tuy nhiên, ngày càng có nhiều nghiên cứu bắt đầu đặt câu hỏi về tính hiệu quả của nhựa phân hủy như một giải pháp chống ô nhiễm nhựa.Ví dụ, trong những trường hợp nào cái gọi là chất dẻo khó phân hủy có thể bị phân hủy?Nó sẽ có tác động gì đến hệ thống công trình xử lý rác thải hiện nay?

Trước khi trả lời những câu hỏi này, chúng ta cũng có thể xem qua khái niệm, nguyên tắc, điều kiện và ứng dụng thực tế hiện nay của "chất dẻo phân hủy".

1

Nhựa khó phân hủy là gì?

Nói về sự suy thoái mà không có điều kiện cũng giống như nói về độc tính mà không cần liều lượng.

Các điều kiện về khả năng phân hủy bao gồm nhiều khía cạnh - nhiệt độ, độ ẩm, oxy, quần thể vi sinh vật, ... Ngoài ra, yếu tố thời gian là rất quan trọng.Các loại nhựa thông thường có nguồn gốc hóa thạch, chẳng hạn như chai nhựa thông thường, cũng có thể bị phân hủy trong môi trường tự nhiên sau 450-500 năm, nhưng điều này là vô nghĩa đối với việc bảo vệ môi trường mà chúng ta đang nói đến.

Từ quan điểm của cấu trúc phân tử vật liệu, quá trình phân hủy thực sự can thiệp vào cấu trúc hóa học của chất dẻo nói chung, nghĩa là, liên kết carbon chuỗi dài của polyester bị phân hủy thành các chuỗi ngắn, sau đó thành carbon dioxide, nước và sinh khối, như vậy để quay trở lại chu trình vật chất của tự nhiên một cách an toàn.

Hầu hết các loại nhựa phổ biến trên thị trường là nhựa không phân hủy, chẳng hạn như polypropylene (PP), ethylene terephthalate (PET), polyvinyl clorua (PVC), v.v. Chúng có thể được tái chế, nhưng nếu bị loại bỏ trong các bãi chôn lấp, thường phải mất hàng trăm nhiều năm để xuống cấp.

Nhìn chung, có hai cách phân hủy nhựa, phân hủy quang oxy hóa và phân hủy sinh học.Theo quan điểm của cuộc tranh cãi lớn về sự suy giảm chất oxy hóa của ảnh (như thể hiện trong bảng dưới đây), bài báo này tập trung vào phân hủy sinh học.

Sự phân hủy oxy hóa ảnh (có thể phân hủy oxo) nói chung làm tăng tốc độ phân mảnh của nhựa hóa thạch truyền thống trong điều kiện oxy, ánh sáng hoặc nhiệt độ cao bằng cách thêm các chất phụ gia.Mặc dù nhựa phân hủy do oxy hóa quang ảnh có thể bị phân mảnh hoặc thậm chí không thể nhìn thấy bằng mắt thường trong vòng vài tháng hoặc vài năm, nhưng nhựa bị phân mảnh sẽ dần trở thành vi nhựa (thường là các hạt nhựa có kích thước hạt nhỏ hơn 5mm) trong môi trường.Hiện tại, không có bằng chứng nào cho thấy vi nhựa có thể bị phân hủy hoàn toàn trong thời gian ngắn.Do đó, sự suy giảm oxy của ảnh đang gây tranh cãi và bị nghi ngờ là "rửa xanh".

Ngoài ra, nhựa phân hủy do ôxy hóa quang ảnh không bền trong thực tế, và không thể tái chế hoặc làm phân trộn sau khi sử dụng.Ngược lại, chúng sẽ gây trở ngại cho cả hai phương pháp xử lý - làm giảm hiệu suất của nhựa tái chế và gây ô nhiễm các sản phẩm phân trộn.Các thương hiệu lớn trên thế giới (như Unilever, Pepsi Cola), các tổ chức nghiên cứu và các tổ chức phúc lợi công cộng hiện đang đề xuất cấm sản xuất loại nhựa này, cho đến khi có bằng chứng cho thấy nó có thể bị phân hủy hoàn toàn trong thời gian ngắn.

Phân hủy sinh học đề cập đến việc chuyển đổi hoàn toàn vật liệu thành carbon dioxide và nước thông qua hoạt động của vi sinh vật trong một môi trường cụ thể.Các vi sinh vật có thể chuyển đổi chuỗi ngắn polyester thành carbon dioxide bao gồm vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh, và một loại enzyme do chúng tiết ra có thể phân hủy các liên kết polyester.

Hiện nay, trên thị trường có hơn 20 loại nhựa có thể phân hủy sinh học.Mọi người thường nhầm lẫn nó với nhựa sinh học (thành phần từ tài nguyên sinh vật tái tạo).Trên thực tế, nhựa có thể phân hủy sinh học có thể là nhựa sinh học hoặc dựa trên hóa thạch (các thành phần từ tài nguyên hóa thạch không thể tái tạo).

Nhựa sinh học thường sử dụng sắn, ngô và mía làm nguyên liệu.Cần phải rõ rằng không phải tất cả các loại nhựa sinh học đều có thể phân hủy sinh học.Ví dụ, PE sinh học được sản xuất trên quy mô lớn với mía làm nguyên liệu ở Brazil không thể phân hủy sinh học.Hầu hết các loại nhựa làm từ hóa thạch không thể phân hủy sinh học.Tất nhiên, vẫn có những ngoại lệ, chẳng hạn như polycaprolactone (PCL), polybutylene succinate (PBS) và chất đồng trùng hợp của butylene adipate và butylene terephthalate (PBAT).

2

Ba loại nhựa phân hủy sinh học có thể được sản xuất trên quy mô lớn

Theo báo cáo dữ liệu thị trường nhựa sinh học châu Âu, năm 2019, tổng công suất sản xuất nhựa phân hủy sinh học toàn cầu đạt 1,17 triệu tấn, chiếm 0,3% tổng sản lượng nhựa hàng năm toàn cầu (360 triệu tấn).Hiện nay, có ba loại hình sản xuất thương mại quy mô lớn chính.

Một là nhựa tinh bột và axit polylactic (PLA) với tinh bột thực vật làm nguyên liệu [10].Tinh bột rẻ, năng suất cao và quy trình đơn giản.Nhược điểm là không thấm nước và phụ thuộc vào cây lương thực làm nguyên liệu, chiếm nhiều diện tích đất canh tác.Hiện ngành cũng đang nghiên cứu việc chiết xuất nguyên liệu từ chất thải nông nghiệp và công nghiệp (như lõi ngô và xenlulo).

Thứ hai, chất đồng trùng hợp diol axit dibasic (PBS, PBSA, PBAT, sau đây gọi là nhựa PBS) với các sản phẩm phụ từ dầu mỏ hoặc nguyên liệu sinh học, và năng lực sản xuất loại nhựa này cũng đang tăng lên qua từng năm.

Thứ ba là các este axit polyhydroxyfatty (PHA), được tổng hợp bởi vi sinh vật với đường hoặc dầu làm nguyên liệu thô trong quá trình lên men.Hiện nay năng lực sản xuất còn nhỏ, chỉ 25000 tấn trên thế giới.Tuy nhiên, vì nó tương tự như PLA và có tiềm năng sử dụng phụ phẩm nông nghiệp và các chất thải hữu cơ khác làm nguyên liệu nên triển vọng của PHA là rất hứa hẹn.

Hiện tại, giá nhựa phân hủy sinh học nhìn chung cao hơn so với nhựa truyền thống, nhưng với hiệu ứng quy mô do việc tăng năng lực sản xuất và tác động của biến động giá dầu đối với các loại nhựa truyền thống, giá nhựa tự hủy ngày càng tăng cạnh tranh trên thị trường.

Jia Xinnan, tiến sĩ sinh thái biển vùng cực tại Đại học Tasmania ở Australia, nói với các trí thức rằng dạng nhựa phân hủy phổ biến nhất ở Trung Quốc là phim, đặc biệt bị chi phối bởi việc thử nghiệm và quảng cáo phim nhựa có thể phân hủy.Ở khu vực thành thị, nó được sử dụng rộng rãi nhất trong các siêu thị, túi mua sắm và bao bì thực phẩm.

3

Nhựa dễ phân hủy, có thực sự dễ phân hủy?

Nếu rác thải nhựa không được thu gom hiệu quả và nằm rải rác trong môi trường tự nhiên sẽ gây ra những tác động tiêu cực vô cùng nghiêm trọng.Các phương pháp xử lý phổ biến đối với chất thải nhựa được thu gom bao gồm chôn lấp, đốt, tái chế và phân hủy.

Bãi rác

Bãi chôn lấp là phương pháp xử lý kém lý tưởng nhất, không chỉ gây ô nhiễm môi trường và đe dọa sức khỏe cộng đồng, mà còn giải phóng khí mêtan cùng với các chất thải hữu cơ khác sau khi chất dẻo phân hủy sinh học được chôn lấp.Sự đóng góp của cùng một lượng khí mêtan vào hiệu ứng nhà kính gấp 25 lần lượng khí cacbonic, làm trầm trọng thêm tình trạng biến đổi khí hậu.Do thiếu nhiệt độ, độ ẩm và các điều kiện khác cần thiết để phân huỷ nhựa, hầu như không có sự khác biệt về "khả năng phân huỷ" giữa nhựa phân huỷ sinh học và nhựa không phân huỷ trong các bãi chôn lấp.

Wang Jun, phó chủ tịch kỹ thuật chi nhánh tái chế nhựa của Hiệp hội nhựa tổng hợp Trung Quốc, nói với các trí thức, "ngay cả khi người ta cho rằng nhựa phân hủy chỉ cần 20 năm để phân hủy trong tự nhiên, thời gian ngắn hơn nhiều so với nhựa không phân hủy, tuy nhiên, 20 năm mà chúng vẫn chưa bị phân huỷ hoàn toàn thì tác hại đối với sinh thái tự nhiên và sinh học không khác gì các loại nhựa khác ”.

Đốt cháy

Đốt để sản xuất điện hoặc sưởi ấm tốt hơn so với chôn lấp, đặc biệt khi xem xét rằng giá trị nhiệt của chất dẻo làm từ hóa thạch cao hơn so với than đá.Nếu chỉ xét từ góc độ sử dụng năng lượng, đốt nhựa đã qua sử dụng hiệu quả hơn đốt các nguồn năng lượng không tái tạo khác (than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên).

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu của Đại học Tongji đã tìm thấy những vi nhựa khó xử lý trong xỉ của lò đốt].Nghiên cứu ước tính rằng 360000 ~ 102000 hạt vi nhựa có thể được tạo ra trên mỗi tấn chất thải được đưa vào lò đốt.Nói cách khác, ngay cả việc đốt rác cũng không thể giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa một lần và mãi mãi.Hơn nữa, ở góc độ tài nguyên, việc đốt rác nhựa cũng rất lãng phí.Cả nhựa không phân hủy và nhựa khó phân hủy đều buộc phải rút ngắn tuổi thọ sử dụng của chúng.So với việc biến thành nhựa tái chế thông qua liên kết tái chế được đề cập bên dưới, chúng mất khả năng tái chế.

Xác nhận quyền sở hữu

So với việc xử lý tài nguyên đơn giản và thô sơ bằng cách đốt, tái chế là một giải pháp được ủng hộ rộng rãi đối với chất thải nhựa.Chất dẻo không phân hủy từ hóa thạch (như PET) có thể được tái chế trên quy mô lớn và đưa vào sản xuất chất dẻo hoặc các sản phẩm dệt.Chang Xinjie, phó chủ tịch kinh doanh kinh tế vòng tròn của tập đoàn taolang, một nhà cung cấp giải pháp phân loại và tái chế có trụ sở tại Na Uy, nói với dân trí: "Tái chế chai PET đã trở thành quy mô lớn ở Trung Quốc. Theo ước tính của Tao Lang, tỷ lệ thu gom đã đạt 85%. Hiện tại, nhựa phân hủy chủ yếu được thay thế bằng vật liệu trong các kịch bản ứng dụng một lần, không tính đến việc thu gom và tái chế sau sử dụng, vì vậy chúng không nhất thiết phải tốt hơn nhựa tái chế truyền thống. "

Chang Xinjie giới thiệu rằng hiện nay, thiết bị phân loại quang học của nhiều công ty sau xử lý có thể xác định các vật liệu phân hủy sinh học như PBAT và PLA từ PP và PE.Tuy nhiên, vấn đề là nhiều sản phẩm không phải là vật liệu đơn lẻ.Các nhà sản xuất khác nhau có thể trộn các vật liệu khác nhau như PLA, PBAT và tinh bột vào sản phẩm của họ, và tỷ lệ là khác nhau.Thiết bị hiện tại không thể được xác định mục tiêu, điều này mang lại nhiều rắc rối hơn cho việc phân loại sau này.

Chang Xinjie cho biết: "Hiện tại, lượng nhựa khó phân hủy đi vào hệ thống tái chế ở Trung Quốc là ít, nhưng nếu nhựa có thể phân hủy được sử dụng rộng rãi trong tương lai, và các tiêu chuẩn sản phẩm đầu tiên và phân loại chất thải không đủ nghiêm ngặt và tốt, khi đó nhựa phân hủy có khả năng trộn lẫn với nhựa tái chế và thậm chí làm gián đoạn toàn bộ quá trình tái chế ”.

Theo nguyên tắc tương tự, bao bì thực phẩm bằng giấy nói chung (chẳng hạn như cốc giấy dùng một lần) được cấu tạo từ vật liệu composite.Có một lớp màng nhựa để chống thấm nước và dầu.Nếu nó không thể được tách một cách hiệu quả, giấy cũng sẽ ảnh hưởng đến việc tái chế nhựa.

Trong thực tế, nhựa phân hủy sinh học sau khi sử dụng phải đi vào các kênh phân hủy hỗ trợ để có cơ hội hoàn thành sứ mệnh phân hủy của chúng.Tuy nhiên, Chang Xinjie tiết lộ rằng hiện tại, vẫn còn rất ít các cơ sở hỗ trợ như vậy ở Trung Quốc.

4

Chất dẻo phân hủy hiện không thể tạo thành một vòng khép kín vật liệu

Wang Jun tin rằng nhựa có thể phân hủy sinh học còn rất non nớt, hay là một khái niệm rởm hầu hết thời gian.

Nguyên nhân là do khái niệm “xuống cấp” trong tâm trí con người xuất phát từ việc quan sát thiên nhiên.Ví dụ, các sinh vật như gỗ có thể bị phân hủy hoàn toàn bởi các vi sinh vật tồn tại trong tự nhiên để trở thành nguồn dinh dưỡng của các sinh vật khác và tạo thành một vòng khép kín vật chất.Hiện nay, nó có thể "phân hủy sinh học" Các polyme nhân tạo như nhựa là các polyme polyeste, cần các điều kiện thủy phân cụ thể cho bước đầu tiên của quá trình phân hủy hóa học trước khi chúng có thể được vi sinh vật tiêu hóa.

"Điều này khác với sự suy thoái tự nhiên. Trước khi vi sinh vật tiến hóa trong tự nhiên với nhựa tổng hợp là nguồn thực phẩm trực tiếp, nhựa tổng hợp đã đi theo con đường khép kín tự nhiên, tức là ném nhựa vào tự nhiên để phân hủy và hấp thụ không phải là cách tiếp cận có trách nhiệm đối với môi trường ", Wang Jun nói.

Chất dẻo phân hủy được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm có thể tận hưởng nhiệt độ, độ ẩm thích hợp và quần thể vi sinh vật phong phú để giúp quá trình phân hủy.Tuy nhiên, để ra khỏi phòng thí nghiệm, nhựa phân hủy phải đối mặt với một "núi" thực sự - phân loại, thu gom và xử lý - tất cả đều liên kết và không thể thiếu.

Hiện tại, hệ thống phân loại rác ở các thành phố trong nước không thể thực hiện được việc lưu trữ và vận chuyển riêng các loại nhựa khó phân hủy.Nếu tất cả các loại nhựa vào nhà máy đốt theo cùng một cách, người tiêu dùng sẽ mất đi ý nghĩa bảo vệ môi trường do phải trả giá cao cho nhựa phân hủy sinh học.

Nói một cách khác, giả sử rằng hệ thống phân loại chất thải được thực hiện nghiêm túc, các cơ sở xuống cấp phía sau cũng cần đáp ứng các điều kiện về phân hủy sinh học (oxy thường được yêu cầu để phân hủy hiệu quả, nhiệt độ cao 50 ℃ và độ ẩm 55%) .Hiện nay, hầu hết các cơ sở phân hủy kỵ khí sinh hoạt đối với chất thải nhà bếp không thể đáp ứng hiệu quả nhu cầu phân hủy sinh học, như thiếu ôxy.

Ủ phân là cách phổ biến nhất để phân hủy.

Cuối cùng, polyester có thể được chuyển hóa thành carbon dioxide, nước, muối khoáng và sinh khối thông qua quá trình sinh học, và không có chất độc hại đối với môi trường tự nhiên (nước, đất) hoặc động vật và thực vật sẽ được tạo ra.Theo tiêu chuẩn EU, trong điều kiện ủ phân công nghiệp, vật liệu có thể ủ phân phải được phân hủy hoàn toàn bởi các vi sinh vật tồn tại tự nhiên và đáp ứng bốn điều kiện: (1) Thành phần phải chứa hơn 50% chất hữu cơ và hàm lượng kim loại nặng không vượt quá tiêu chuẩn; (2) Trong điều kiện ủ phân compost, 90% nguyên liệu cần phải phân hủy hoàn toàn trong vòng sáu tháng; (3) Trong điều kiện ủ phân, nó cần phải được phân mảnh theo kích thước không thể phân biệt bằng mắt thường trong vòng 12 tuần. (4 ) Các sản phẩm phân trộn vô hại đối với sự phát triển và nảy mầm của thực vật (và giun đất).

Hiện tại, rất khó để xác minh tính xác thực của cái gọi là sản phẩm có thể làm phân trộn, và hệ thống ủ phân công nghiệp tiêu chuẩn toàn cầu còn ít hơn nhiều so với sản lượng nhựa như vậy.Những gói "xanh" có nhãn dễ phân hủy này sẽ vẫn chảy vào môi trường tự nhiên, chẳng hạn như nước hoặc đất.

Wang Jun tin rằng "nhựa phân hủy dễ phân mảnh hơn nhựa thông thường. Nếu chúng xâm nhập vào môi trường với quy mô lớn thì hầu như không thể được thu gom lại, và vấn đề ô nhiễm nhựa sẽ nghiêm trọng hơn". Wang Jun giải thích rằng sự non kém của nhựa phân hủy so với vật liệu phân hủy tự nhiên là sự xuống cấp của vật liệu tự nhiên có cơ chế "chuyển đổi"."Ví dụ, lá không bị thoái hóa khi chúng ở trên cây, và sự thoái hóa chỉ xảy ra sau khi chúng rụng, tức là sau khi kết thúc vòng đời."Ông tin rằng nhựa "phân hủy sinh học" không có cơ chế này, và nó phải đối mặt với việc "sử dụng" và "Nhựa phân hủy không bền như nhựa không phân hủy truyền thống, cũng không dễ phân hủy như tất cả các vật liệu tự nhiên", Wang Jun nói.

Con người đã sống trên trái đất hàng triệu năm, và việc sử dụng và phổ biến nhựa chỉ mới có trong thế kỷ trước.Trước khi chất dẻo được sử dụng trên quy mô lớn, mối quan hệ giữa con người và bao bì sản phẩm không giống như bây giờ.Thực phẩm có thời hạn sử dụng ngắn thường được bày bán với số lượng lớn, gần nguồn gốc xuất xứ;người ta tự mang bầu dầu và bao gạo đến các cửa hàng ngũ cốc và dầu để mua khẩu phần ăn;trà và bánh quy tinh tế với thời hạn sử dụng lâu hơn được đóng gói trong hộp kim loại tinh tế, hầu hết chúng được chủ nhân để lại cho các mục đích sử dụng khác.

Nhựa chắc chắn đã mang lại cho chúng ta rất nhiều tiện ích, tuy nhiên không phải bao bì ni lông nào cũng cần thiết.

"Nhựa là sản phẩm của con người. Chúng ta không nên dựa vào tự nhiên để giải quyết các vấn đề do con người gây ra. Vì chúng ta tạo ra nhựa, chúng ta nên cố gắng hết sức để nó tạo thành một vòng khép kín và ở trong chu trình của hệ thống con người, đúng hơn Wang Jun nói.

5

Chính sách đang thay đổi

Trước những thách thức ngày càng tăng của nhựa khó phân hủy trong thực tế, vào ngày 8 tháng 9 năm 2021, Ủy ban Cải cách và Phát triển quốc gia và Bộ Môi trường sinh thái đã ban hành kế hoạch hành động kiểm soát ô nhiễm nhựa trong kế hoạch 5 năm lần thứ 14 ("kế hoạch") - cải thiện toàn bộ chuỗi hệ thống kiểm soát ô nhiễm nhựa, thúc đẩy giảm sản xuất và sử dụng nhựa tại nguồn, và thúc đẩy các sản phẩm thay thế nhựa một cách khoa học và ổn định.

Trong “Đề án”, đề xuất xem xét đầy đủ tác động tài nguyên và môi trường của các sản phẩm nhựa khó phân hủy trong toàn bộ vòng đời, nghiên cứu cơ chế và tác động của các loại nhựa khó phân hủy, đánh giá một cách khoa học về mức độ an toàn và khả năng kiểm soát đối với môi trường của chúng.

Wang Wang, Phó chủ tịch điều hành chi nhánh tái chế nhựa và chi nhánh PET tái chế của Hiệp hội nhựa tổng hợp Trung Quốc, dân trí phân tích và cho rằng, “kế hoạch” này thể hiện thái độ của các cấp chính sách đối với nhựa khó phân hủy, tức là toàn bộ vòng đời tác động đến môi trường, suy thoái Cơ chế và khả năng kiểm soát an toàn của nhựa phân hủy chưa rõ ràng, và có sự phát triển lộn xộn và mở rộng năng lực sản xuất một cách mù quáng, cần được sửa chữa.

Ví dụ, trong "kế hoạch" được đề xuất rằng ngành công nghiệp nhựa khó phân hủy nên phát triển theo một bố cục có trật tự và hợp lý, các lĩnh vực ứng dụng của nó cần được tiêu chuẩn hóa, đồng thời các điều kiện xuống cấp và phương pháp thải bỏ cũng cần phải rõ ràng.Tín hiệu chính sách có thể được hiểu là: "nó không phù hợp với việc quảng bá và ứng dụng nhựa phân hủy trên quy mô lớn hiện nay", Wang Wang kết luận.