Nhựa sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp

GS.TS khoa học AgriLife Research Joshua Yuan, Chủ nhiệm Bộ môn Sinh học Tổng hợp và Sản phẩm tái tạo tại Khoa Bệnh học thực vật của Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống Texas A&M cho biết, phương pháp này sử dụng quy trình tiền điều hòa "plug-in" (kỹ thuật hỗ trợ), một kỹ thuật điều chỉnh đơn giản nguyên liệu cho những nhà máy lọc nhiên liệu sinh học.

Những công nghệ "plug-in" hỗ trợ cho phép tối ưu hóa lignin (cao phân tử vô định hình) bền vững, tiết kiệm chi phí, thành phần chính của nhựa sinh học trong bao bì thực phẩm và những vật dụng thông thường.

GS.TS khoa học AgriLife Research Joshua Yuan cho biết, thành tế bào thực vật có ba thành phần chính: cellulose, hemicellulose và lignin. Cellulose và hemicellulose là đường, sử dụng để lên men ethanol. Lignin là một polymer thơm, có thể sử dụng để sản xuất sợi carbon chất lượng cao, hạt nano, chất kết dính nhựa đường, nhựa sinh học và dầu diesel sinh học từ lignin. 

Công nghệ sử dụng phụ phẩm nông nghiệp sản xuất nhiên liệu và chế tạo nhựa sinh học.

Theo GS.TS khoa học AgriLife Research Joshua Yuan, khai thác và sử dụng hiệu quả lignin là một thách thức lớn đối với các nhà máy lọc dầu sinh học (chuyển sinh khối thành nhiên liệu và các sản phẩm phụ). Các nhà khoa học đã đưa ra Quy trình sử dụng năm công nghệ tiền xử lý thông thường sửa đổi để sản xuất đồng thời nhiên liệu sinh học và chất dẻo với chi phí thấp. Phương pháp mới có tên gọi các quy trình tiền điều hòa plug-in của lignin (PIPOL), được bổ sung trực tiếp vào quy trình sản xuất của các nhà máy lọc sinh học hiện tại với giá thành hạ. PIPOL được thiết kế để tích hợp lignin hòa tan, điều hòa và lên men, chuyển hóa thành nhiên liệu và dễ dàng thích ứng với các thiết kế của nhà máy lọc sinh học.

Theo GS.TS khoa học AgriLife Research Joshua Yuan, lĩnh vực kinh tế sinh học và công nghiệp sản xuất sinh học là một trong những ưu tiên của chính phủ Mỹ. Cơ sở hạ tầng kinh tế sinh học, đổi mới, sản phẩm, công nghệ và dữ liệu là những giải pháp cơ bản thúc đẩy tăng trưởng kinh tế. Kinh tế sinh học có thể tạo ra nhiều triệu việc làm và hàng chục tỷ đô la doanh thu hằng năm.

Cây cao lương lai năng suất cao lâu năm có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất nhựa sinh học với phương pháp kinh tế hơn và thân thiện với môi trường. (Ảnh: Texas A&M AgriLife của Kay Ledbetter)

GS.TS khoa học AgriLife Research Joshua Yuan nhấn mạnh: Thương mại hóa nhà máy lọc sinh học linocellulosic gặp khó khăn do ngoại trừ ethanol, không có nhiều sản phẩm giá trị cao từ sinh khối, không sử dụng lignin cho những sản phẩm thông dụng bền vững. Phát minh mới sẽ tạo ra những bước tiến đáng kể để nhà máy lọc sinh học hiệu quả về kinh tế.

AgriLife Research và Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống đã xác định, những sản phẩm nông nghiệp như cây họ đậu mesquite và cao lương sản lượng cao có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học. Những phụ phẩm nông nghiệp khác như râu ngô và các loại cỏ khác cũng là nguồn nguyên liệu cho các nhà máy nhiên liệu sinh học. Đây là nguồn doanh thu mới tiềm năng cho nông dân và giao thông vận tải, cung cấp nguyên liệu thô thu hoạch và phụ phẩm đến các nhà máy lọc dầu sinh học.

Nhựa sinh học từ nhà máy lọc sinh học lignocellulosic có hiệu quả hơn về kinh tế do sử dụng chất thải nông nghiệp để sản xuất nhựa phân hủy sinh học. Công nghệ này cũng giảm thiểu những thay đổi khí hậu toàn cầu nhờ thay thế nhiên liệu hóa thạch và chất dẻo khó phân hủy bằng chất dẻo tái tạo và phân hủy sinh học.