BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÙI THÁM

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NHỰA SINH HỌC
LÀM LỚP MÀNG BẢO VỆ CÁC SẢN PHẨM
THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG

Ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
Mã ngành: 8850101
LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023


Cơng trình đƣợc hồn thành tại Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Lan Bình ...............................................
Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Hội đồng chấm ảo vệ Luận văn thạc sĩ Trƣờng
Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 23 tháng 07 năm 2023
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. Lê Hùng Anh .................................... - Chủ tịch Hội đồng
2. TS. Trần Thị Thu Thủy ................................... - Phản biện 1
3. TS. Lê Hoàng Anh .......................................... - Phản biện 2
4. PGS.TS. Phùng Chí Sỹ.................................... - Ủy viên
5. TS. Nguyễn Thị Thanh Thảo .......................... - Thƣ ký
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

VIỆN TRƢỞNG
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ &
QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG

PGS.TS. Lê Hùng Anh

PGS.TS. Lê Hùng Anh


BỘ CƠNG THƢƠNG

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Bùi Thám ............................................ MSHV: 20000801
Ngày, tháng, năm sinh: 13/05/1994 ............................... Nơi sinh: Quảng Ngãi
Ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng ................... Mã ngành: 8850101
I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tổng hợp nhựa sinh học làm lớp màng bảo vệ các sản
phẩm thân thiện môi trƣờng.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Nghiên cứu để tìm ra tỉ lệ tối ƣu để tổng hợp lớp màng sinh học có khả năng ám
dính lên đĩa mo cau.
- Khảo sát các tính năng của lớp màng sinh học làm lớp bảo vệ dĩa mo cau.
- Đánh giá tiềm năng kinh tế của sản phẩm đĩa mo cau đƣợc tráng lớp màng sinh
học.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo Quyết định số 2821/QĐ-ĐHCN, ngày 20
tháng 12 năm 2022 của Hiệu trƣởng trƣờng Đại học Cơng nghiệp, TP. HCM.

III. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 26 tháng 07 năm 2023.
IV. NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Thị Lan Bình
Tp. HCM, ngày 28 tháng 07 năm 2023
NGƢỜI HƢỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TS. Nguyễn Thị Lan Bình

TS. Nguyễn Thị Thanh Trúc

VIỆN TRƢỞNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
& QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG
(Họ tên và chữ ký)


PGS.TS. Lê Hùng Anh


LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới Cơ hƣớng
dẫn là TS. Nguyễn Thị Lan Bình đã tận tình giúp đỡ Tơi từ việc định hƣớng xây
dựng nghiên cứu, triển khai nội dung và đóng góp ý kiến để chỉnh sửa hồn thành
báo cáo.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Viện Khoa học Công nghệ và Quản lý Mơi trƣờng –
Trƣờng đại học Cơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh và đội ngũ Thầy/Cô tham gia giảng

dạy đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên ngành, làm nền tảng để tơi có thể
hồn thành luận văn nghiên cứu.
Bên cạnh đó, Tơi xin cảm ơn ạn Nguyễn Thị Phƣơng Thanh – sinh viên lớp
DHMT16A Viện Khoa học Công nghệ và Quản lý Môi trƣờng – Trƣờng đại học
Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh đã ln hỗ trợ và đồng hành trong suốt q trình thực
hiện thí nghiệm và luận văn.
Cuối cùng, Tôi xin gửi lời tri ân tới các học viên lớp, ngƣời thân và bạn bè về
những động viên, chia sẻ, giúp đỡ Tơi trong q trình thực hiện luận văn.

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu tỷ lệ tối ƣu chế tạo màng bảo vệ cho các sản phẩm thân thiện môi
trƣờng để tăng khả năng sử dụng của sản phẩm. Sản phẩm thân thiện là dĩa mo cau
sau khi đƣợc quét màng gồm dung dịch chitosan kết hợp với xơ dừa, bột khoai mỡ,
rau đay và glyxerol với tỷ lệ xác định lần lƣợt là 2g chitosan + 50ml acid acid acetic
2%:0.25g :0.25g:0.25g:10ml. Sử dụng phƣơng pháp cắt ô để kiểm tra độ bám dính
theo TCVN 2097_2015, phƣơng pháp vi sinh để đo khả năng chống nấm mốc,
phƣơng pháp đo góc tiếp xúc contact angel sử dụng phần mềm Image J và khảo sát
khả năng giảm bốc hơi khí TVOC qua máy đo. Kết quả cho thấy, dĩa mo cau sau
khi đƣợc quét màng bảo vệ có khả năng chống thấm nƣớc, chống nấm mốc tốt hơn
nguyên bản sau 11 ngày quan sát. Đĩa mo cau cũng có độ bền bám dính tốt sau khi
rửa với nƣớc 10 lần.
Từ khóa: Chitosan, sản phẩm thân thiện mơi trường, mo cau, xơ dừa, khoai mỡ,
rau đay, glyxerol, contact angel.

ii



ABSTRACT
Research on the rate of protection mode optimization for environmentally friendly
products to increase the usability of the product. The eco-friendly product is after
being scanned including chitosan solution combined with coir, yams, jute and
glycerol with the final determination ratio of 2g chitosan + 50ml acetic acid 2%:
0,25g:0.25g:0.25g:10ml. Using the umbrella cutting method to check dust
absorption according to TCVN 2097_2015, microbiological method to measure fire
resistance, angel contact angle measurement method using Image J software and
surveying the possibility of mitigation TVOC gas vapor through the meter. The
results show that, after being scanned for protection, it is more resistant to water and
fungus than the original after 11 days of observation. Moringa disc also has good
adhesion after washing with water 10 times.
Keywords: Chitosan, environmentally friendly products, mothballs, coir, yams, jute
vegetables,

glycerol,

contact

iii

angel.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là Bùi Thám, là tác giả của luận văn “Nghiên Cứu Tổng Hợp Nhựa Sinh
Học Làm Lớp Màng Bảo Vệ Các Sản Phẩm Thân Thiện Môi Trƣờng”, Tơi xin cam
đoan luận văn này là cơng trình nghiên cứu khoa học của bản thân tôi dƣới sự
hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Thị Lan Bình. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận
trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất

kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã đƣợc thực hiện
trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tôi xin cam đoan các nội dung ghi trên là đúng sự thật và hoàn toàn chịu trách
nhiệm về toàn ộ nội dung nghiên cứu và kết quả của luận văn.
Học viên

Bùi Thám

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ .............................................................................ii
ABSTRACT .............................................................................................................. iii
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iv
MỤC LỤC ................................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... ix
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2
3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 2
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2
5. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ................................... 4
1.1 Tổng quan về sản phẩm thân thiện môi trƣờng ..................................................... 4
1.2 Tổng quan về màng sinh học ................................................................................. 7
1.3 Tổng quan về các loại nguyên liệu để tổng hợp màng .......................................... 9

1.4 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ........................................................................ 16
CHƢƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 20
2.1 Vật liệu và thiết ị nghiên cứu ............................................................................ 20
2.2 Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................ 22
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................... 37
3.1 Kết quả của nghiên cứu tìm ra tỉ lệ tối ƣu để tổng hợp lớp màng sinh học có khả
năng ám dính lên đĩa mo cau................................................................................... 37
3.2 Kết quả của việc đánh giá tính năng của lớp màng sinh học đã đƣợc tổng hợp,
ao gồm khả năng chống thấm nƣớc, kháng ẩm mốc ............................................... 45

v


3.3 Đánh giá tiềm năng kinh tế của sản phẩm đĩa mo cau đƣợc tráng lớp màng sinh
học đã tổng hợp ......................................................................................................... 49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 53
1. Kết luận ................................................................................................................. 53
2. Kiến nghị ............................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 55
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN ......................................................... 60

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Các sản phẩm thân thiện với mơi trƣờng .....................................................4
Hình 1.2 Các loại nhựa sinh học .................................................................................8
Hình 1.3 Cơ chế phân hủy sinh học của nhựa sinh học ..............................................9
Hình 1.4 Cấu trúc của chitin .....................................................................................10
Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của Chitosan ...................................................................10

Hình 2.1 Máy móc sử dụng cho thí nghiệm ..............................................................21
Hình 2.2 Quy trình chiết tách chitin, chitosan từ vỏ tơm ..........................................24
Hình 2.3 Quy trình sơ chế xơ dừa .............................................................................26
Hình 2.4 Quy trình chiết suất tinh bột khoai mỡ.......................................................27
Hình 2.5 Quy trình chiết suất bột rau đay .................................................................28
Hình 2.6 Quy trình tổng hợp màng sinh học bám dính lên sản phẩm thân thiện mơi
trƣờng ........................................................................................................................30
Hình 2.7 Quy trình đánh giá độ bám dính của màng ................................................31
Hình 3.1 Màng từ chitosan và rau đay trƣớc và sau khi gặp nƣớc ...........................38
Hình 3.2 Màng từ chitosan và khoai mỡ trƣớc và sau khi gặp nƣớc ........................39
Hình 3.3 Màng từ chitosan và xơ dừa trƣớc và sau khi gặp nƣớc ............................40
Hình 3.4 Màng sinh học từ chitosan, rau đay, xơ dừa và glyxerol trên dĩa petri ......40
Hình 3.5 Lớp màng sinh học tỷ lệ chitosan 100ml và 150ml khi quét lên dĩa mo cau
...................................................................................................................................41
Hình 3.6 Mẫu mo cau trƣớc và sau khi phủ màng ....................................................42
Hình 3.7 Kết quả thử nghiệm các loại màng quét trên bề mặt dĩa mo cau ...............42
Hình 3.8 Kết quả thử nghiệm các loại vật liệu phủ trên bề mặt gỗ cơng nghiệp MDF
...................................................................................................................................43
Hình 3.9 Kết quả đánh giá độ bám dính của màng sau khi rửa dĩa mo cau 10 lần ...44
Hình 3.10 Hình ảnh mẫu đo Phƣơng pháp contac angel...........................................47
Hình 3.11 Mẫu vi sinh đối chứng sau 11 ngày theo dõi ...........................................49

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 So sánh giữa sản phẩm thân thiện môi trƣờng và sản phẩm từ nhựa truyền
thống ............................................................................................................................6
Bảng 2.1 Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................22
Bảng 2.2 Phân loại kết quả thử nghiệm theo TCVN 2097:2015 ..............................32

Bảng 3.1 Thành phần và tỷ lệ nguyên liệu tổng hợp màng sinh học ........................37
Bảng 3.2 Kết quả đo contact angel............................................................................47
Bảng 3.3 Bảng giá vật liệu, hóa chất .........................................................................49
Bảng 3.4 Giá thành điều chế chitosan .......................................................................50
Bảng 3.5 Giá thành điều chế xơ dừa .........................................................................50
Bảng 3.6 Tổng giá thành để điều chế 50ml màng sinh học ......................................51

viii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CSBO

Carbonated soybean oil

CO

Carbon monoxide

CTS

Chitosan

FTIR

Fourier-transform infrared spectroscopy z

NIPU


Nonisocyanate polyurethane

PET

Polyetylen terephtalat

PHA

Axit polyhydroxy

PHSH

Phân hủy sinh học

PLA

Polylactic Acid

PVA

Polyvinyl alcohol

TCVN

Tiêu Chuẩn Việt Nam

TP.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh


ix


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay rác thải nhựa ở ở Việt Nam từ 2,1 đến 3,1 triệu tấn/năm, ƣớc tính lƣợng
rác thải nhựa thải ra đại dƣơng từ 0,28 đến 0,73 triệu tấn/năm là nguồn phát thải
nhựa lớn trên thế giới. Các sản phẩm từ nhựa dụng một lần chiếm tới 62% tổng
lƣợng chất thải nhựa, trong đó, các sản phẩm nhƣ túi nhựa, các mảnh vỡ từ túi, hộp
xốp và ống hút chiếm 38% lƣợng rác thải nhựa rị rỉ ra mơi trƣờng [1].
Trong những năm gần đây, công nghệ sinh thái càng đƣợc chú trọng, là những cơng
nghệ sử dụng ngun liệu từ thực vật, có thể tái tạo đƣợc. Nhiều nƣớc trên thế giới
nhƣ Châu Âu, Trung Quốc, Thái Lan,… cũng khuyến khích mọi ngƣời chuyển sang
các sản phẩm thân thiện với môi trƣờng nhƣ dùng các loại túi, ao ì giấy, dụng cụ
gỗ hoặc đƣợc làm từ các sản phẩm có thể tái chế đƣợc và thời gian phân hủy ngắn
góp phần giải quyết nhu cầu sử dụng mà không để lại tác hại cho mơi trƣờng [2].
Ở Việt Nam, ngày càng có nhiều nghiên cứu cho các sản phẩm ảo vệ môi trƣờng
hơn do ý thức ảo vệ môi trƣờng của ngƣời tiêu dùng ngày càng tăng cao, cùng với
xu hƣớng sống xanh đã mang lại nhiều sản phẩm thân thiện với môi trƣờng đang
đƣợc án trên thị trƣờng nhƣ giỏ tre, túi lục ình, ống hút tre, àn chải tre,.. [3]
Nhƣng nhƣợc điểm của sản phẩm thân thiện môi trƣờng này là không ền trong
điều kiện va đập cơ học và nhiệt độ cao, dễ hƣ hỏng, ẩm mốc,… nên chỉ thích hợp
sử dụng một lần dẫn tới yêu cầu số lƣợng lớn cây hàng năm. Do đó, việc tiến hành
nghiên cứu chế tạo màng sinh học nhằm tăng khả năng sử dụng của các sản phẩm
thân thiện với môi trƣờng với giá cả chấp nhận đƣợc, giúp nâng cao ứng dụng của
các sản phẩm thân thiện với môi trƣờng trên thị trƣờng và giảm áp lực xử lý chất
thải lên môi trƣờng. Từ lí do trên, Học viên thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp
nhựa sinh học làm lớp màng bảo vệ các sản phẩm thân thiện môi trường”.

1



2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1 Mục tiêu chung
Nghiên cứu đƣợc màng ảo vệ ằng các vật liệu trong tự nhiên, vật liệu cấu trúc
đơn giản dễ tìm, đƣợc sử dụng phổ iến ở các địa phƣơng nhằm tạo ra những sản
phẩm và từng ƣớc thay thế sản phẩm nhựa sử dụng một lần, góp phần nâng cao ý
thức sử dụng sản phẩm có nguồn gốc từ vật liệu thân thiện môi trƣờng.
2.2 Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu tỷ lệ tối ƣu để tạo màng sinh học ám dính lên sản phẩm thân thiện
môi trƣờng.
- Khảo sát và đánh giá tính năng khả năng chống thấm nƣớc, kháng ẩm mốc của sản
phẩm thân thiện đã đƣợc quét màng.
3. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về tài liệu và đánh giá các nguồn nguyên liệu phù hợp để tổng hợp lớp
màng sinh học với khả năng ảo vệ sản phẩm thân thiện mơi trƣờng.
- Nghiên cứu để tìm ra tỉ lệ tối ƣu để tổng hợp lớp màng sinh học có khả năng ám
dính lên đĩa mo cau.
- Đánh giá tính năng của lớp màng sinh học đã đƣợc tổng hợp, ao gồm khả năng
chống thấm nƣớc, kháng ẩm
- Đánh giá tiềm năng kinh tế của sản phẩm đĩa mo cau đƣợc tráng lớp màng sinh
học.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Vỏ tôm, xơ dừa, rau đay, khoai mỡ và một số hóa chất (Glyxerol, acid axetic,…)
- Dĩa mo cau đƣợc quét lớp màng sinh học làm màng ảo vệ.

2


5. Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Đề tài đƣa ra tỷ lệ tối ƣu màng sinh học trên cơ sở chitosan,
tinh bột khoai mỡ, rau, đay, glyxerol làm lớp bảo vệ các sản phẩm thân thiện mơi
trƣờng để từ đó tăng khả năng sử dụng của các sản phẩm thân thiện với môi trƣờng
và giảm áp lực xử lý chất thải nhựa lên môi trƣờng. Nội dung nghiên cứu đề tài bổ
sung cơ sở lý luận nghiên cứu làm căn cứ áp dụng vào thực tiễn trong các nghiên
cứu khoa học sau.
- Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài cung cấp một loại màng sinh học giúp tăng các tính năng,
nâng cao lợi ích kinh tế cho các sản phẩm thân thiện mơi trƣờng nói chung và cung
cấp thêm một giải pháp kỹ thuật cho việc giảm thiểu rác thải nhựa ra môi trƣờng.

3


CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về sản phẩm thân thiện môi trƣờng
1.1.1 Khái niệm
Theo Nghị định số 19/2015/NĐ-CP do Chính phủ Việt Nam an hành: “Sản phẩm
thân thiện với môi trường là các sản phẩm được chứng nhận nhãn sinh thái”.
Sản phẩm thân thiện với môi trƣờng là những sản phẩm đƣợc làm từ nguồn ngun
liệu ít gây hại tới mơi trƣờng tự nhiên. Có khả năng phân hủy nhanh và tạo ra các
chất hữu cơ giúp tái tạo, cải thiện chất lƣợng đất. Ví dụ nhƣ các đồ dùng làm từ tre
nhƣ ống hút, ly, ao ì từ tinh ột…đây loại nguyên liệu dồi dào và có chi phí thấp
do cây tự mọc và có sức sống mãnh liệt, khơng cần ón phân, ít sử dụng tài nguyên

[4].
Hình 1.1 Các sản phẩm thân thiện với mơi trƣờng
 Những lợi ích của sản phẩm thân thiện mơi trƣờng [4]:
- Dễ dàng thải bỏ
- Có khả năng phân hủy sinh học
4



- Giúp giảm lƣợng khí thải carbon
- Cải thiện hình ảnh thƣơng hiệu, thu hút lòng ngƣời tiêu dùng
- Những sản phẩm đƣợc tái chế và tái sử dụng bền vững
- Có thể sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau.
 Nhƣợc điểm của của sản phẩm thân thiện môi trƣờng:
Hiện cịn nhiều sản phẩm thân thiện với mơi trƣờng chỉ sử dụng đƣợc một lần. Các
sản phẩm này đa số đều không bền trong điều kiện va đập cơ học và nhiệt độ cao,
dễ hƣ hỏng, ẩm mốc, không thích hợp làm hàng hóa và các sản phẩm dạng keo do
côn trùng hoặc môi trƣờng hút nƣớc, yêu cầu số lƣợng lớn cây hàng năm. Trong khi
đó giá cả của các sản phẩm thân thiện môi trƣờng cao hơn so với các sản phẩm
nhựa dùng một lần đang có mặt trên thị trƣờng, làm cho nhu cầu sử dụng các sản
phẩm thân thiện môi trƣờng không cao [4].
1.1.2 Sản phẩm thân thiện môi trường với sản phẩm từ nhựa truyền thống
Tình trạng ơ nhiễm mơi trƣờng ngày càng trở nên nghiêm trọng và ảnh hƣởng của
biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt nhƣ ăng tan, siêu bão, lũ lụt,.. là một vấn đề cấp
bách của toàn thế giới, thì lối sống xanh đƣợc nhiều ngƣời quan tâm, dần trở thành
xu thế của thời đại. Công ty Nghiên cứu thị trƣờng Nielsen Việt Nam nghiên cứu về
ngƣời tiêu dùng ở Việt Nam sẵn sàng chi trả nhiều hơn cho các thƣơng hiệu có cam
kết "xanh" - "sạch". Có đến 79% ngƣời đƣợc khảo sá trả lời sẵn sàng trả thêm tiền
để mua các sản phẩm thân thiện với môi trƣờng. Khoảng 80% số ngƣời tiêu dùng lo
ngại ảnh hƣởng của các sản phẩm nhân tạo [5].
Kể từ đầu thế kỷ 20, đã có sự bùng nổ trong việc phát triển và sử dụng nhựa, tiện
ích và tầm quan trọng của chúng đã trở nên to lớn đến mức khó có thể tƣởng tƣợng
cuộc sống hiện đại mà khơng có chúng. Theo báo cáo của Tổ chức Hợp tác và Phát
triển Kinh tế (OECD), khoảng 300 triệu tấn rác thải nhựa đƣợc thải ra mơi trƣờng
trên tồn thế giới mỗi năm. Trung ình mỗi phút có khoảng 1 triệu chai nhựa và 5
nghìn tỷ túi nhựa đƣợc sử dụng trên toàn thế giới. Trong số rác thải nhựa thải ra, có
tới 78% đƣợc chơn lấp/xử lý ra mơi trƣờng, 11% đƣợc đốt và chỉ 9% đƣợc tái chế.

Sự gia tăng của rác thải nhựa đang gây ô nhiễm môi trƣờng ngày càng nghiêm trọng
5


và ảnh hƣởng lớn đến đời sống con ngƣời. Rác thải nhựa (chủ yếu là nhựa PE)
khơng có khả năng phân hủy và có thể lƣu giữ lâu dài. Theo kết quả nghiên cứu,
chai nhựa PET phân hủy trong 400-1000 năm. Rơm rạ sẽ phân hủy sau 200-400
năm. Túi nilon, ni lông phân hủy sau 550-1000 năm. Tã, ỉm phân hủy trong 200450 năm... Ngồi ra, rác thải nhựa cịn đe dọa sức khỏe con ngƣời nếu không đƣợc
thu gom và xử lý đúng cách [6].
Hiện nay, đã có nhiều sản phẩm thân thiện với môi trƣờng đã đƣợc bán ra trên thị
trƣờng và ngày càng đƣợc ƣu chuộng nhƣ ống hút tre, đĩa gỗ, thìa gỗ,…
Bảng 1.1 So sánh giữa sản phẩm thân thiện môi trƣờng và sản phẩm từ nhựa truyền
thống
Đặc điểm

Sản phẩm thân thiện môi

Sản phẩm từ nhựa truyền

trƣờng

thống

Từ nguồn ngun liệu ít gây
Nguồn gốc

hại tới mơi trƣờng nhƣ thực

Nguồn gốc từ nhiên liệu hóa
thạch


vật, vỏ tơm cua ….

Đa dạng về mẫu mã và ứng
Có khả năng phân hủy nhanh dụng trong đời sống.
Ƣu điểm

và tạo ra các chất hữu cơ giúp Khả năng chịu nhiệt và va
tái tạo, cải thiện chất lƣợng đất

đập tốt.
Thời gian bảo quản lâu dài

Khả năng chống ẩm mốc,
chống nƣớc chƣa tốt.
Đều không bền trong điều kiện Thời gian phân hủy lên tới
Nhƣợc điểm

va đập cơ học và nhiệt độ cao

hàng trăm năm gây áp lực

Do nguyên liệu từ tự nhiên nên lên môi trƣờng
mẫu mã không đa dạng. Đa số
là sản phẩm dùng một lần.
Giá thành

Giá thành của sản phẩm

Giá thành còn cao


dùng một lần rẻ hơn sản

6


phẩm thân thiện môi trƣờng
1.2 Tổng quan về màng sinh học
1.2.1 Khái niệm và phân loại nhựa sinh học
Hiện nay, chƣa có một định nghĩa thống nhất về nhựa sinh học. Khái niệm nhựa
sinh học là loại nhựa dựa trên sinh học và/hoặc có thể phân hủy sinh học đƣợc sử
dụng rộng rãi nhất. Nhƣ thể hiện trong Hình 1.2, nhựa sinh học đƣợc phân thành a
nhóm dựa trên đặc tính sinh học hoặc phân hủy sinh học của chúng [7]:
- Nhóm 1 (Bio ased): Nhựa sinh học có nguồn gốc sinh học nhƣng khơng có khả
năng phân hủy sinh học. Các loại nhựa nhƣ Bio-PE, Bio-PP và Bio-PET có đặc tính
hồn tồn tƣơng tự nhƣ các loại nhựa thơng thƣờng (có nguồn gốc hóa thạch) nhƣ
PE, PP và PET [7].
- Nhóm 2 (sinh học và phân hủy sinh học): Nhựa sinh học có khả năng phân hủy và
sinh học nhƣ PLA (axit polylactic), polyhydroxyalkanoate (PHA), TPS (tinh ột
nhiệt dẻo) [7].
- Nhóm 3 (phân hủy sinh học): Chỉ các loại nhựa sinh học nhƣ PBAT (poly utylene
adipate terephthalate), PCL (polycaprolactone), PBS (polybutylene succinate), PEF
(polyethylene furanoate) mới có thể phân hủy sinh học (nhƣng có nguồn gốc từ vật
liệu hóa thạch) [7].

7


Nguồn: Trinsenco, 2019
Hình 1.2 Các loại nhựa sinh học

1.2.2 Khả năng phân hủy sinh học
Khả năng phân hủy sinh học có nghĩa là sự phân hủy nhựa thành carbon dioxide
(và/hoặc metan), nƣớc, muối vô cơ và sinh khối do tác động của vi sinh vật (vi

khuẩn, nấm, tảo, v.v.). Hình 1.3 cho thấy cơ chế phân hủy sinh học của nhựa sinh
học [7].
Nguồn: Trinsenco, 2019
8


Hình 1.3 Cơ chế phân hủy sinh học của nhựa sinh học
Thời gian phân hủy rất khác nhau tùy thuộc vào loại nhựa sinh học, thành phần và
điều kiện môi trƣờng. B. PLA: 28 – 98 ngày, PHA và PHB: 18 – 300 ngày, PBS: 28
– 170 ngày… nếu vật liệu có khả năng phân hủy sinh học ít nhất 90% trong vịng 6
tháng theo tiêu chuẩn Châu Âu thì đƣợc coi là có thể phân hủy sinh học [7].
1.3 Tổng quan về các loại nguyên liệu để tổng hợp màng
Để có thể làm lớp màng ảo vệ các sản phẩm thân thiện môi trƣờng cần phải đáp
ứng đƣợc các điều kiện sau:
- Khả năng kéo màng của hỗn hợp.
- Lớp màng có khả năng ám dính tốt lên dĩa mo cau.
- Sản phẩm đảm ảo về các yêu cầu nhƣ chống thấm nƣớc, chống ẩm mốc.
Vì vậy, Nghiên cứu dựa vào các Nghiên cứu trƣớc đó để lựa chọn các nguyên liệu
tiến hành nghiên cứu và thí nghiệm.
1.3.1 Tổng quan về chitin và chitosan
Chitin có nhiều trong tự nhiên, chiếm 58-85% vỏ các loài giáp xác (chủ yếu là tôm,
cua) và côn trùng nhƣ châu chấu, ƣớm, chứa 20-60% chitin, của một số loại nấm,
hạt chứa khoảng 45% chitin. Chitin (C8H13O5N)n là polyme tự nhiên phổ iến thứ
hai sau xenluloza và ao gồm các chuỗi polyme dài poly(N-acetyl-2-desoxy-β-Dglucopyranose) liên kết với nhau ởi các liên kết β-(1-4) glucosit (tƣơng tự nhƣ liên
kết tƣơng tự giữa các đơn vị glucose hình thành xenluloza). Do đó, chitin có thể
đƣợc mơ tả là xenlulose với một nhóm hydroxyl trên mỗi monome đƣợc thay thế

ằng một nhóm acetylamine [8].

9


Hình 1.4 Cấu trúc của chitin
Chitosan là dẫn xuất deaxetyl hóa của chitin, có nhóm -NH2 thay thế nhóm –
NHCONH3. Chitosan gồm liên kết β-(1-4) glucosit và các mắt xích D-glucosamin,
vì vậy, Chitosan có thể đƣợc gọi là poly β-(1-4)-2-amino-2-deoxy-D-gluco hoặc là
poly β-(1-4)-D-glucosamin [8].

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của Chitosan
-

Tính chất vật lý của Chitosan:

Chitosan có màu trắng, xốp, nhẹ, dạng vảy hoặc dạng ột, không mùi, không vị.
Không tan trong nƣớc, dung dịch kiềm và axit đậm đặc nhƣng tan trong axit loãng
(pH = 6 -6,6), tạo dung dịch keo trong, có khả năng tạo mẫu tốt. Nhiệt độ nóng chảy
3090C-3110C. Có phân tử lƣợng M = (203,19)n (trong đó n phụ thuộc vào nguồn
gốc nguyên liệu). Chỉ số acetyl hóa (DA – degree of acetylation) thƣờng rất cao, mà
các nhóm acetyl này góp phần vào việc hình thành các liên kết Hydro làm cho cấu
trúc của Chitin chặt chẽ, đồng thời nhóm acetyl có đặc tính kị nƣớc, nên dẫn đến
10


Chitin cũng không tan trong nƣớc và các dung môi thơng thƣờng. Chitosan nhờ vào
sự iến đổi của nhóm -OH và khả năng tạo phản ứng của nhóm -NH2 nên có thể cho
các ion kim loại nặng ám chặt vào ề mặt điện tích âm và tạo ra phức chất với kim
loại và kết tủa. Trên phân tử Chitosan có các mắt xích có khả năng kết hợp với chất

khác để tạo ra các dẫn xuất có lợi nhƣ (O-acylchitosan, N-axetylchitosan, Nphatylchitosan…) [8].
-

Tính chất hóa học của Chitosan:

Các phản ứng hóa học có thể xảy ra ở nhóm chức trên phân tử Chitosan nhƣ dẫn
xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-N-. Mặt khác chitosan cũng rất dễ
ị cắt đứt ởi các chất hóa học nhƣ: axit, azo, tác nhân oxy hóa và các enzy, thủy
phân ởi đƣợc nối với nhau ằng liên kết β-(1-4) glucosit [8].
 Các phản ứng nhóm -OH:
+ Dẫn xuất sulfat.
+ Dẫn xuất O-acyl của chitin/chitosan.
+ Dẫn xuất O-tosyl hóa chitin/chitosan.
 Các phản ứng ở vị trí N:
+ Dẫn xuất N-axetyl hóa chitosan.
+ Dẫn xuất N-sulfat chitosan.
+ Dẫn xuất N-glycochitosan (N-hydroxy-ethylchitosan).
+ Dẫn xuất acroleylchitosan.
 Các phản ứng ở vị trí O, N:
+ Dẫn xuất O,N-cacboxymetylchitosan.
+ Dẫn xuất N,O-cacboxychitosan.

11


+ Phản ứng cắt liên kết β-(1-4)glucosit.
Các nguyên tử oxy và nitro chƣa sử dụng của chitin/chitosan và một số dẫn xuất của
chitin có khả năng tạo phức phối trí với hầu hết các kim loại nhƣ: Zn2+, Cu2+, Hg2+,
Cd2+,….
-


Ứng dụng của Chitosan [8]:

Trong nông nghiệp: Chitosan đƣợc sử dụng kích thích sự tăng trƣởng của thực vật,
làm tăng khả năng chống chịu với sự phá hoại của các loại nấm. Chitosan đƣợc cho
rằng khơng có hại đối với con ngƣời, mơi trƣờng, súc vật và các lồi vật hoang dã
nếu sử dụng đúng nhƣ hƣớng dẫn ghi trên nhãn. Mẫu chitosan còn đƣợc dùng tạo
màng bọc giữ trái cây, nông sản, bọc hạt giống…
Trong xử lý nƣớc thải: Làm kết tủa các cation kim loại và loại ra khỏi nƣớc các ion
kim loại nặng.
Trong thực phẩm: Chitosan là chất xơ trong khẩu phần, chất nhũ hóa, là những chất
mang trơ khơng gây độc cho cơ thể. Chitosan cịn dùng làm chất lọc nƣớc uống và
dịch trái cây, chất loại bỏ màu thực phẩm hoặc làm ổn định màu thực phẩm.
Trong y tế: Chitosan đƣợc dùng làm thuốc chống cholesterol, hỗ trợ mau lành vết
thƣơng, làm da nhân tạo, làm chất liệu trong công nghệ sinh học.
Trong mỹ phẩm: Chitosan đƣợc dùng làm chất bổ sung trong các sản phẩm chăm
sóc tóc, chăm sóc da, làm kem đánh răng.
Ngồi ra, Chitosan còn đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
1.3.2 Xơ dừa
Xơ dừa và mùn dừa là thành phần chính đƣợc tách ra từ vỏ quả dừa. Thành phần
hóa học trong sợi xơ dừa gồm: xenlulose 32–50%; lignin 30–46%, pectin 3–4%,
hemicellulose 0,15–15% [9].
-

Ứng dụng của xơ dừa:

Là nguyên liệu chính đƣợc sử dụng trong các ngành thủ cơng mỹ nghệ nhƣ dệt thảm
sơ dừa. Ngoài ra, cũng đƣợc sử dụng để làm giá thể trồng cây hay là nguyên liệu
quan trọng trong việc xử lý nƣớc thải. Trên nền nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn thì
12