Hiện nay, phần lớn bao bì trên thị trường được làm từ nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ. Những sản phẩm này sau khi bị thải bỏ có thể tồn tại trong môi trường hàng trăm năm.

Không dừng lại ở đó, những sản phẩm này còn phân rã thành những hạt vi nhựa siêu nhỏ có khả năng xâm nhập vào chuỗi thức ăn và cơ thể con người. Các nghiên cứu gần đây cho thấy những hạt này đã xuất hiện ở hầu hết môi trường tự nhiên.

Tìm lời giải từ chất thải nông nghiệp

Trong bối cảnh đó, ông Srinivas Janaswamy, Phó Giáo sư Khoa Khoa học Thực phẩm và Sữa thuộc Đại học Bang South Dakota (SDSU), đang theo đuổi mục tiêu giảm thiểu rác thải nhựa bằng cách tạo ra các vật liệu có giá trị cao từ phế phẩm nông nghiệp.

Theo ông Janaswamy, túi nilon, đặc biệt là loại dùng tại các cửa hàng bán lẻ, là một trong những nguồn gây ô nhiễm nhựa nghiêm trọng nhất tại Mỹ khi phần lớn chúng chỉ được sử dụng một lần rồi thải bỏ ra môi trường. “Ước mơ của tôi là tạo ra một loại túi trông giống nhựa nhưng có thể phân hủy an toàn sau khi sử dụng”, ông chia sẻ.

Trọng tâm trong nghiên cứu của ông là cellulose, một polyme sinh học tự nhiên và cũng là hợp chất hữu cơ phong phú nhất trên Trái đất. Cellulose là thành phần chính trong thành tế bào thực vật, tạo nên độ bền và cứng cho cây cối. Con người đã sử dụng cellulose từ hàng trăm năm nay, từ sợi bông trong ngành dệt may cho tới gỗ trong xây dựng.

Trước đây, nhóm nghiên cứu của ông đã chiết xuất cellulose từ nhiều nguồn phế phẩm nông nghiệp như vỏ bơ, vỏ đậu nành, bã cà phê, lõi ngô hay vỏ chuối, sau đó tạo ra các màng mỏng có đặc tính tương tự màng bọc nhựa. Mỗi nguồn nguyên liệu cho ra một loại màng với đặc điểm riêng về độ trong suốt và độ bền.

Phó Giáo sư Srinivas Janaswamy đang trình bày cách các phụ phẩm nông nghiệp có thể được chuyển đổi thành màng giống như nhựa.

Bước ngoặt đến khi ông Janaswamy hợp tác với Giáo sư Anne Fennell, chuyên gia nghiên cứu cây nho tại SDSU. Theo bà Fennell, phần thân gỗ cây nho bị cắt tỉa hàng năm chứa hàm lượng cellulose cao nhưng hầu như không được tận dụng sau thu hoạch.

“Hàng năm, lượng lớn cành nho bị cắt bỏ và thường được nghiền làm phân bón hoặc đốt đi. Trong khi đó, việc tỉa cành vào mùa đông tạo ra nguồn sinh khối giàu cellulose, ít nước, rất phù hợp để nghiên cứu vật liệu mới”, bà Fennell cho biết.

Từ gợi ý này, Janaswamy bắt đầu chiết xuất cellulose từ cành nho, tạo ra một vật liệu có hình dạng giống bông. Kết quả vượt xa kỳ vọng ban đầu của nhóm nghiên cứu.

Bao bì bền, trong suốt và phân hủy nhanh

Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Sustainable Food Technology, màng bao bì làm từ cành nho có độ trong suốt cao và độ bền cơ học ấn tượng. Khi được chôn trong đất, vật liệu này phân hủy sinh học hoàn toàn chỉ trong vòng 17 ngày và không để lại dư lượng độc hại.

“Độ trong suốt cao giúp người tiêu dùng dễ quan sát sản phẩm bên trong mà không cần mở bao bì, đồng thời làm tăng tính hấp dẫn khi trưng bày. Đây là ưu điểm lớn đối với việc ứng dụng trong lĩnh vực đóng gói thực phẩm”, ông Janaswamy cho biết.

Cành nho sử dụng trong nghiên cứu được thu thập từ vườn nho nghiên cứu của SDSU. Nhóm thực hiện gồm các nghiên cứu sinh tiến sĩ và sinh viên sau đại học, áp dụng quy trình chuẩn từ làm khô, nghiền nguyên liệu, chiết xuất cellulose cho tới đúc màng trên bề mặt kính. Kết quả thử nghiệm cho thấy màng từ cành nho thậm chí còn có độ bền kéo cao hơn nhiều loại túi nhựa truyền thống.

Theo ông Janaswamy, việc tận dụng cành nho làm nguồn cellulose không chỉ giúp giảm chất thải nông nghiệp mà còn góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa trên toàn cầu. “Phát triển các vật liệu thân thiện với môi trường từ sinh khối nông nghiệp là một hướng đi thực tế, hỗ trợ nền kinh tế sinh học tuần hoàn và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên”, ông nhấn mạnh.

Nghiên cứu này đưa các nhà khoa học tiến thêm một bước quan trọng trong mục tiêu dài hạn: tạo ra loại bao bì giống nhựa nhưng có thể phân hủy nhanh chóng và an toàn trong môi trường tự nhiên.