Nhựa sinh học được định nghĩa: Là Polymer được TỔNG HỢP từ nguyên liệu có nguồn gốc sinh học như Ngô, Đậu tương, Mía, hoặc từ các loại sinh học khác. Các nguyên liệu thô như tinh bột/đường mía được tổng hợp thành các monomer cơ bản như Ethanol, Ethylene, Propylene Glycol…; các Monomer này sau đó Polymer hoá thành các loại Nhựa như PP, PE, PET, Polyester, Epoxy, Vinyl Ester… Các sản phẩm Nhựa Sinh học và Nhựa hoá dầu không có có sự khác biệt lớn về chất lượng thành phẩm, thậm chí một số loại còn một số tính chất vượt trội.
Khi xu hướng nhựa phân huỷ sinh học được đề cập phổ biến, cùng PCM đến với một xu hướng mới của ngành vật liệu – đã, đang và sẽ phát triển mạnh mẽ: NHỰA SINH HỌC.
Quay ngược về nguồn gốc nhựa sinh học, khái niệm này không mới, thậm chí ít nhất chúng ta đều đã từng sử dụng nó: Nhựa thông, Sơn Vecni (nhựa cánh kiến), sơn dầu điều, cao su tự nhiên… Đây chính là các loại nhựa sinh học lâu đời và đã phổ biến trước đây; cùng với các cuộc cách mạng công nghiệp trong lịch sử, các loại Nhựa sinh học này dần được thay thế bởi Nhựa gốc dầu mỏ bởi hiệu suất, giá thành, quy mô của nhựa dầu mỏ. Trong thế kỷ 21; khi sự biến động lớn của giá dầu mỏ, các yếu tố đến phát triển bền vững, nhựa sinh học đang dần được chú ý và phát triển và dần có sức cạnh tranh khi so với các sản phẩm dầu mỏ.
Về hiệu quả sản xuất nhựa Sinh học, một báo cáo bởi James Kahn – Giám đốc thương mại Braskem America USA cho rằng: 1 tấn PE sinh học cần khoảng 28 tấn mía chuyển thành 2.400 lít etanol. Trong khi đó, cũng 1 tấn PE thông thường có thể được sản xuất từ 1,6 tấn dầu thô; giá nhựa gốc Sinh học theo đó cao hơn khoảng 10% so với nhựa gốc dầu mỏ.
Thị trường Polyol Xanh và Ester Xanh
Polyol và Ester là một trong những monomer cơ bản để sản xuất polyester không no, PE, PP. Cùng điểm qua danh mục các công ty đã tham gia vào thị trường này:
- Tại Hoa Kỳ, một nhà máy của Archer Daniels Midland đang sản xuất Propylene glycol (PG) từ đậu tương và ngô.
- Braskem Brazil đã thương mại hoá PE sinh học từ mía.
- Sabic sản xuất PE, PP từ dầu, mỡ động thực vật và các thực phẩm phế thải tại nhà máy ở Geleen, Hà Lan.
- Enverez của Ashland đã sản xuất được Polyester không bão hoà từ Cồn Ngô và dầu đậu nành vào 2002.
- Một số công ty khác cũng tham gia vào sản xuất Polyester không no như Reichhold, Envirolite (Sản phẩm được điều chế từ dầu đậu nành và Glycol tái chế từ chất thải); Dixie Chemical thương mại hoá hai dòng MAESO và MAELO dựa trên dầu đậu nành và dầu lanh với sản phẩm có thể lên đến 85% hàm lượng rắn.
- Một tên tuổi lớn Polyester không no là AOC Resin cũng thương mại hoá dòng Polyester H431-AKAG với 43% hàm lượng rắn,
Epoxy xanh, vinylester và hơn thế nữa
Epoxy sinh học được tổng hợp khá sớm, một sản phẩm đã rất phổ biến là các loại dầu Epoxy hoá như dầu nành biến tính, dầu lanh biến tính. Theo thời gian, các loại Epoxy hiệu suất cao hơn được nghiên cứu và thương mại hoá thành công. Bên cạnh đó, Polyurethane, Nhựa Cardanol cũng được thương mại hoá mạnh mẽ:
- Solvay (Bỉ) đã thành công Epoxy Epichlorohydrin (ECH) với thương hiệu Epicerol được tổng hợp từ Glycerol tái tạo (một sản phẩm phụ của sản xuất diesel sinh học và oleo từ Hạt cải dầu) với đặc tính tương đương các dòng từ dầu mỏ.
- Epoxy Sicomin với sản phẩm SR GreenPoxy 56 là loại epoxy với hơn 50% hàm lượng rắn dành cho ván lướt sóng.
- Cardolite (Bỉ, Mỹ) thương mại hoá thành công Epoxy từ Cardanol (được chiết xuất từ vỏ hạt điều), mang cơ tính vượt trội về độ kháng hoá chất, kháng va đập so với Epoxy dầu mỏ.
- Elmira (Anh) phân phối một loại sợi Carbon/Sợi thuỷ tinh tẩm Nhựa Cardanol gọi là Coral cung cấp độ bền và kháng hoá chất tuyệt vời.
- Covestro LLC (trước đây là Bayer), Royal DSM (Hà Lan) và Roquette Frères (Pháp) đã cùng liên doanh để sản xuất Polyurethanes nhiệt dẻo dựa trên Nguyên liệu tái tạo; sản phẩm được ứng dụng cho công nghiệp dày và điện tử tiêu dung.
Thị trường, cơ hội và rào cản
Sản lượng theo thống kê đến cuối 2018 là 7 triệu tấn/năm và con số này tiếp tục tăng. Khi thị trường dầu mỏ có nhiều biến động khó lường, việc phát triển một nguồn nguyên liệu thay thế cho dầu mỏ, một minh chứng Năm 2008 là năm bùng nổ về nhựa sinh học, bởi thời điểm đó giá dầu cán mốc 110 đô la một thùng. Thời điểm hiện nay khi chuỗi cung ứng toàn cầu bị gián đoạn bởi dịch bệnh, việc phát triển những vùng nguyên liệu tại chỗ thay thế cho dầu mỏ cũng là một lựa chọn đáng cân nhắc đầu tư phát triển.
Tuy nhiên, ngoài rào cản về giá thành phẩm, Nhựa sinh học còn phải đối mặt với một vấn đề là An ninh lương thực, khi một lớn lương thực được sử dụng để sản xuất các chế phẩm thay thế dầu mỏ. Dẫu vậy chúng ta vẫn có quyền hy vọng về một tương lai của nhựa sinh học nhờ vào các tiến bộ của công nghệ sinh học – các nông sản biến đổi gen để tăng kích thước phục vụ riêng cho ngành polymer, công nghệ hoá học – cung cấp các hệ thống chiết xuất, tổng hợp hiệu suất cao.
Một tương lai không xa, những cánh đồng bạt ngàn trồng ngô trước mắt không phải là tài sản của một hợp tác xã hay một công ty nông nghiệp mà là thuộc sở hữu của một tập đoàn hoá chất.
