Vật liệu mới này có đặc tính dẻo dai tương tự nhựa thông thường nhưng lại có khả năng phân hủy hoàn toàn trong đất chỉ sau 13 tuần, mở ra hướng đi đầy hứa hẹn để thay thế bao bì thực phẩm dùng một lần.
Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Polymers, nhóm chuyên gia đã chế tạo màng bọc mỏng và linh hoạt này bằng cách sử dụng calcium caseinate - một dạng phổ biến của casein, loại protein chính có trong sữa. Thành phần này được trộn cùng tinh bột biến tính và đất sét nano bentonite, sau đó bổ sung thêm glycerol cùng polyvinyl alcohol để tăng cường độ bền và tính dẻo. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là tạo ra một vật liệu có hiệu suất hoạt động ngang ngửa nhựa truyền thống nhưng vượt trội về mức độ thân thiện với môi trường.
Các thử nghiệm thực tế cho thấy vật liệu này phân hủy đều đặn trong điều kiện đất bình thường và biến mất hoàn toàn trong khoảng 13 tuần. Bên cạnh đó, các đánh giá an toàn vi sinh cũng khẳng định mức độ khuẩn lạc trên màng vẫn nằm trong giới hạn cho phép đối với các loại màng sinh học không chứa chất kháng khuẩn, chứng tỏ vật liệu có độc tính thấp.
Giáo sư Youhong Tang, nhà nghiên cứu vật liệu nano tại Đại học Flinders, cho biết: "Chúng tôi sẽ khuyến nghị các đánh giá kháng khuẩn sâu hơn trong những thử nghiệm và phát triển tiếp theo". Ông cũng nhấn mạnh rằng việc phát triển các giải pháp thay thế bền vững cho bao bì thực phẩm và đồ nhựa dùng một lần là yếu tố thiết yếu để kìm hãm đà tăng của ô nhiễm toàn cầu.
Nhu cầu về các vật liệu thay thế thân thiện với môi trường đang trở nên cấp bách hơn bao giờ hết. Nhựa thông thường chứa hàng nghìn hóa chất phụ gia, trong đó nhiều chất có độc tính hoặc liên quan đến bệnh ung thư. Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD) cảnh báo, nếu thiếu các hành động phối hợp quốc tế, sản lượng nhựa có thể tăng 70% trong giai đoạn từ năm 2020 đến 2040, vượt mốc 700 triệu tấn mỗi năm. Trong khi đó, một phân tích trên tạp chí Nature ước tính rằng khoảng 60% đồ nhựa hiện nay là loại dùng một lần và chỉ vỏn vẹn 10% được tái chế. Tính đến năm 2022, sản lượng nhựa toàn cầu đã chạm mức 475 triệu tấn, tương đương tổng trọng lượng của 250 triệu chiếc xe hơi.
Dự án đột phá này là kết quả của sự hợp tác chặt chẽ với các nhà nghiên cứu kỹ thuật hóa học tại Colombia, bao gồm nhà nghiên cứu Nikolay Estiven Gomez Mesa và Giáo sư Alis Yovana Pataquiva-Mateus từ Đại học Bogotá Jorge Tadeo Lozano.
Chia sẻ về quá trình nghiên cứu, ông Gomez cho biết: "Chúng tôi đang thử nghiệm với các caseinate để làm các sợi nano từ sữa và phát hiện ra rằng nó có thể được sử dụng để đúc các polyme tương tự như các vật liệu bao bì phổ biến".
Từ nền tảng đó, nhóm đã kết hợp thêm các thành phần tự nhiên và dồi dào như tinh bột, cùng một loại polyme phân hủy sinh học có đặc tính cơ học cao, đồng thời tích hợp đất sét nano để tăng độ bền cho màng bọc. Ông Gomez nhấn mạnh: "Toàn bộ công thức được thiết kế để sử dụng những thành phần rẻ tiền có thể phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường nhằm tạo ra một giải pháp thay thế bền vững với các đặc tính được nâng cao".
Đánh giá về tác động rộng lớn của công trình, Giáo sư Pataquiva-Mateus chia sẻ: "Mọi người đều có thể đóng một vai trò trong việc giảm thiểu sử dụng nhựa của chính mình, và việc tìm kiếm các lựa chọn thay thế bằng polyme phân hủy sinh học là một phần quan trọng của khoa học đang giúp tìm ra các giải pháp cho ngành công nghiệp, người tiêu dùng và môi trường". Bà cũng lưu ý rằng do phần lớn rác thải nhựa dùng một lần xuất phát từ bao bì thực phẩm, những lựa chọn thay thế này cần được khám phá sâu hơn và tham gia vào cuộc cách mạng kinh tế tuần hoàn để bảo tồn các nguồn tài nguyên.
