Ứng dụng sản xuất vật liệu xanh từ tre

Đột phá về cơ tính và tính bền vững 

Theo Nature Communications, công trình được xem là cột mốc quan trọng trong nỗ lực phát triển vật liệu thân thiện môi trường, có khả năng cạnh tranh trực tiếp với nhựa tổng hợp hiện nay. Theo nhóm nghiên cứu, vật liệu mới này được gọi là BM-plastic (Bamboo Molecular Plastic), không chỉ có đặc tính cơ học vượt trội, mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, xây dựng và giao thông. 

Nhựa tre từ lâu đã được xem là lựa chọn hấp dẫn vì nguồn nguyên liệu dồi dào, tái tạo nhanh và có tính thẩm mỹ tự nhiên. Tuy nhiên, các loại nhựa tre thông thường hiện nay chủ yếu là vật liệu composite, trong đó sợi tre được trộn với nhựa epoxy hoặc polymer, khiến chúng khó tái chế và kém thân thiện với môi trường.  

Vấn đề này đã được nhóm nghiên cứu Trung Quốc giải quyết bằng một phương pháp kỹ thuật phân tử hoàn toàn mới, giúp tạo ra một loại nhựa tre thuần khiết, có thể đúc, gia công, tái chế và phân hủy sinh học, điều chưa từng đạt được trước đây. 

Theo mô tả của nhóm nghiên cứu, quy trình sản xuất nhựa tre phân hủy sinh học được thực hiện qua hai giai đoạn chính. Đầu tiên, cellulose tre được hòa tan bằng dung môi eutectic (DES), một loại cồn sinh học không độc hại giúp phá vỡ mạng liên kết hydro tự nhiên của tre, tạo điều kiện cho cấu trúc phân tử linh động hơn. Sau đó, dung dịch được xử lý bằng ethanol để kích hoạt tái tổ hợp liên kết phân tử, khiến các chuỗi cellulose sắp xếp lại và hình thành mạng lưới bền chặt, ổn định. 

Kết quả thu được là một loại nhựa mới có độ bền kéo lên tới 110 MPa, module uốn 6,4 GPa, và khả năng chịu nhiệt trên 180 °C, tương đương hoặc vượt nhiều loại nhựa kỹ thuật như ABS hay PET. Đặc biệt, BM-plastic phân hủy hoàn toàn trong đất sau khoảng 50 ngày, và giữ được 90% độ bền ban đầu sau khi tái chế, mở ra tiềm năng cho sản xuất theo chu trình khép kín, giảm đáng kể lượng rác thải nhựa ra môi trường. 

Nhóm nghiên cứu cũng khẳng định, loại nhựa tre mới có thể gia công bằng các thiết bị công nghiệp thông thường, từ máy ép, máy đùn đến in 3D giúp dễ dàng chuyển đổi sang quy mô thương mại mà không đòi hỏi dây chuyền công nghệ phức tạp. 

Tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp và cơ sở hạ tầng 

Với những đặc tính cơ học vượt trội, vật liệu BM-plastic được đánh giá có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực công nghiệp, giao thông và xây dựng xanh. 

Trong ngành ô tô, loại nhựa này có thể được sử dụng cho các bộ phận nội thất, tấm ốp hoặc vỏ thiết bị, nơi yêu cầu tính bền cơ học và kháng nhiệt nhưng vẫn cần vật liệu nhẹ và có thể tái chế. Trong lĩnh vực hạ tầng, BM-plastic có thể dùng làm tấm vách, panel nhẹ, mái che, hoặc vật liệu trang trí ngoài trời, nhờ khả năng chịu nắng, mưa và không bị phân rã nhanh trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt. 

Một hướng ứng dụng khác là trong thiết bị điện, ống dẫn, khung kết cấu phụ, những nơi cần vật liệu vừa bền, vừa dễ xử lý sau khi hết vòng đời sử dụng. Nhờ khả năng tái chế và phân hủy sinh học, BM-plastic giúp giảm đáng kể lượng rác nhựa tồn đọng, đồng thời giảm phát thải carbon so với sản xuất nhựa gốc dầu. 

Tuy vậy, các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng cần thêm thời gian để đánh giá độ ổn định của vật liệu trong môi trường ngoài trời dài hạn, nhất là khi chịu tia UV và chu kỳ nhiệt - ẩm khắc nghiệt. Song nhìn chung, đây được xem là bước tiến lớn của khoa học vật liệu xanh, góp phần hướng tới nền kinh tế tuần hoàn carbon thấp, trong đó các vật liệu tự nhiên như tre, gỗ hay sợi thực vật sẽ dần thay thế nhựa tổng hợp truyền thống.