Được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo, axit polylactic (PLA) được xem là một loại nhựa có khả năng phân hủy sinh học. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều câu hỏi xoay quanh loại nhựa này: PLA có thể phân hủy trong điều kiện ủ phân tự nhiên không? Tại sao PLA chưa phổ biến trên thị trường? Có thể sử dụng PLA để tạo ra phiên bản phân hủy sinh học của sản phẩm hiện có không?
Từ những thắc mắc trên, chúng tôi đã thực hiện một loạt nghiên cứu so sánh để tìm câu trả lời.
Chúng tôi đã tiến hành so sánh PLA với các loại nhựa hàng hóa phổ biến như polypropylene (PP), polystyrene (PS) và polyethylene terephthalate (PET) để đánh giá mức độ bền và khả năng phân hủy của PLA. Các mẫu thử được sử dụng là ly dùng một lần được sản xuất từ bốn loại nhựa này.
Trong thí nghiệm, chúng tôi kiểm tra các yếu tố tiếp xúc phổ biến như: nhiệt độ, khả năng kháng hóa chất, kháng tia UV và khả năng phân hủy – mô phỏng theo điều kiện sử dụng hàng ngày và các phương pháp xử lý rác thải khác nhau. Thí nghiệm được chia thành hai phần: tiếp xúc ngắn hạn và tiếp xúc dài hạn. Bài viết này tập trung vào các kết quả ngắn hạn; kết quả dài hạn sẽ được công bố sau.
Nhiệt độ trong xe hơi
Nhiệt độ bên trong xe ô tô đậu dưới ánh nắng có thể lên tới 130–170°F (55–77°C). Để mô phỏng, chúng tôi đặt cả bốn loại ly vào lò nướng ở 150°F (65°C) trong 8 giờ/ngày, kéo dài 3 ngày.
-
Ly PLA là loại duy nhất biến dạng ngay từ đầu và tiếp tục méo mó trong suốt quá trình – do nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh thấp (khoảng 140°F).
-
Ly PET bắt đầu mềm và biến dạng nhẹ ở đáy (nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh của PET là 152.6°F).
-
Ly PP (284°F) và PS (212°F) không bị ảnh hưởng bởi nhiệt.
Ở thử nghiệm ở 170°F (77°C) trong 1 giờ:
-
Ly PLA co lại còn chưa đến một nửa kích thước ban đầu.
-
Ly PET biến dạng ở phần miệng và đáy.
-
Ly PP và PS không thay đổi.
Đổ cà phê nóng
Nhiệt độ cà phê mới pha có thể lên tới 192°F (89°C). Khi đổ cà phê nóng vào ly PLA, ly biến dạng ngay lập tức, giảm xuống chưa đến một nửa thể tích ban đầu. Trong khi đó, PP, PS và PET hầu như không bị ảnh hưởng.
Lưu ý: Dù kết quả khá khả quan đối với một số loại nhựa, nhưng không khuyến khích sử dụng ly nhựa mỏng để đựng đồ uống nóng.
Acetone (nước rửa móng)
Khi nhúng nhanh vào acetone:
-
PLA và PS chuyển sang màu đục.
-
PP và PET cũng đục tạm thời, sau đó trong trở lại.
-
Chỉ có PLA trở nên mềm và giống như cao su, ngoài việc đổi màu.
Lò vi sóng
Trong thử nghiệm vi sóng 3 phút:
-
PLA tan chảy ở đáy và thu nhỏ còn 25% thể tích ban đầu.
-
PET méo mó và tan chảy hoàn toàn ở đáy.
-
PP tan chảy ở đáy do tiếp xúc trực tiếp với đĩa Pyrex và thành mỏng.
-
PS không thay đổi.
Ban đầu
Sau thử nghiệm
Nhiệt độ biến dạng dưới tải (HDT)
Thử nghiệm khả năng giữ hình dạng dưới tải (0.3 lb ~ 136g):
-
150°F (65°C): Chỉ PLA biến dạng.
-
160°F (71°C): PLA xẹp hoàn toàn, PS méo và tan chảy, PET tan chảy phần miệng. PP không thay đổi.
-
212°F (100°C): PLA tan chảy, PS mất hình dạng hoàn toàn, PET méo nhẹ phần trên. PP vẫn không phản ứng.
-
284°F (140°C): PLA và PS xẹp hoàn toàn, PET và PP bắt đầu méo.
Kết luận
PLA thể hiện rõ hạn chế về độ bền và chịu nhiệt trong mọi thử nghiệm ngắn hạn. Kết quả xác nhận rằng PLA không đủ bền để sử dụng trong hầu hết các sản phẩm tiêu dùng, đặc biệt những sản phẩm cần tiếp xúc với nhiệt hoặc hóa chất.
Điều này đặt ra câu hỏi tiếp theo: Liệu PLA sẽ phản ứng thế nào trong các điều kiện dài hạn như ánh sáng mặt trời trực tiếp, nước biển, nước ngọt có gas và phân hữu cơ tự nhiên?
Hãy cùng đón chờ phần tiếp theo!
>> Xem thêm: Polycarbonate ứng dụng, đặc điểm và độ an toàn
Tác giả: Duy Vinh
