Chế tạo khẩu trang phân hủy sinh học từ sợi lá chuối giúp giảm rác thải nhựa

Hiện nay có nhiều loại khẩu trang được sử dụng rộng rãi như khẩu trang phẫu thuật, khẩu trang y tế hay còn gọi là khẩu trang sử dụng một lần, khẩu trang vải... Trong đó, khẩu trang sử dụng một lần được làm từ polypropylene là phổ biến nhất. 

Theo ước tính, có khoảng 129 tỷ khẩu trang được sử dụng trên toàn cầu mỗi tháng (3 triệu chiếc/phút). Rác thải từ khẩu trang thường được xử lý bằng các phương pháp đốt hoặc chôn lấp, tuy nhiên, lựa chọn này không hiệu quả với số lượng lớn khẩu trang được sử dụng và còn thải khí CO2 làm ô nhiễm môi trường. Khi chôn lấp, khẩu trang sử dụng một lần được làm từ các sợi vải không dệt polypropylene phân rã và phân hủy thành các hạt vi nhựa, chúng dễ dàng xâm nhập vào môi trường đất, nước gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, hệ sinh thái và con người. Vì thế, giải pháp thay thế bền vững được đưa ra là khẩu trang phân hủy sinh học từ các loại sợi tự nhiên, nhằm giúp giảm thiểu rác thải nhựa từ khẩu trang sử dụng một lần tác động đến môi trường và sức khỏe con người.

Một số nghiên cứu cho rằng, có thể sử dụng khẩu trang phân hủy sinh học được chế tạo từ vật liệu có nguồn gốc thiên nhiên như sợi bông, sợi gai dầu, sợi thân chuối để thay thế cho các loại khẩu trang dùng một lần từ nhựa. 

Ưu điểm của các sản phẩm khẩu trang phân hủy sinh học là trọng lượng nhẹ, không độc hại, hiệu quả lọc tốt và có khả năng phân hủy sinh học cao, nhờ vậy giúp giảm ô nhiễm do rác thải nhựa từ khẩu trang dùng một lần. Cùng với đó, quá trình phát triển khẩu trang phân hủy sinh học sẽ thúc đẩy việc sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên. 

Trong đó, cây chuối là một trong các nguồn nguyên liệu dồi dào ở Việt Nam với diện tích trồng lớn. Lá chuối khô có tiềm năng rất lớn để chế tạo các màng sợi cellulose do hàm lượng cellulose trong lá chuối cao, tuy nhiên lại chưa được sử dụng hiệu quả mà chỉ được xem như phụ phẩm nông nghiệp. Đến nay, khẩu trang phân hủy sinh học từ sợi lá chuối vẫn là một hướng nghiên cứu mới và chưa được khai thác. 

Vì vậy, nhóm nghiên cứu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã chế tạo khẩu trang phân hủy sinh học từ sợi lá chuối bằng phương pháp ép nhiệt.

Nhóm đã tiến hành thu gom lá chuối tươi sau đó tiến hành rửa sạch và phơi khô, thu được lá chuối thô (khô). Tiếp đến lá chuối khô được rửa sạch với nước 100oC để loại bỏ các tạp chất là các thành phần tan được trong nước như sáp và pectin trong lá chuối. 

Tiếp theo, lá chuối được đem đi giã để các sợi lá chuối tách ra và tiếp tục được cho vào dung dịch H2O2 10% trong 45 phút, ở nhiệt độ 80oC nhằm loại bỏ một phần lignin và toàn bộ hemicellulose trong sợi lá chuối. 

Cuối cùng, sợi lá chuối được rửa lại nhiều lần với nước sạch đến pH 7. Với sợi lá chuối có được, nhóm tiến hành ép tạo màng sợi ở 100 -130oC trong 2 phút. Sau đó, lấy khuôn ra khỏi máy ép và làm nguội khuôn đến 30oC trước khi lấy màng sợi chuối ra khỏi khuôn ép.

Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, màng tạo thành có độ bền kéo đạt 2,55 MPa, modul kéo là 119,18 MPa và có độ hấp thụ nước khoảng 14,62%. Bề mặt màng có tính kỵ nước thể hiện qua kết quả góc tiếp xúc đạt 92,5o. 

Khẩu trang từ màng sợi lá chuối có khả năng phân hủy sinh học thể hiện các mẫu màng sợi giảm 93,86% khối lượng so với mẫu ban đầu sau 9 tuần thử nghiệm và tiêu biến sau hơn 13 tuần. Khẩu trang từ màng cellulose có pH 6,96 an toàn để sử dụng trên người. 

Nghiên cứu này bước đầu cho thấy tiềm năng ứng dụng của màng sợi lá chuối để chế tạo khẩu trang phân hủy sinh học. Tuy nhiên, để đưa vào thực tiễn cần tiến hành thêm các đánh giá như kích thước lỗ xốp, hiệu suất lọc và trở lực hô hấp của khẩu trang.

Thanh Thanh