Các vật liệu biocomposite có nguồn gốc thực vật đang giúp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và gia tăng giá trị từ phụ phẩm sinh khối, theo một nghiên cứu mới.
Cụ thể, biocomposite được sản xuất từ phần lõi cây gai dầu (hemp hurd) – vốn thường bị loại bỏ so với sợi gai dầu thương mại – cho thấy tiềm năng trở thành giải pháp thay thế nhựa có nguồn gốc hóa thạch, đồng thời mang lại lựa chọn bao bì bền vững hơn về môi trường.
Nghiên cứu tại Hàn Quốc cho thấy vật liệu này có thể được ứng dụng để sản xuất màng bao bì có lượng phát thải carbon thấp hơn. 
Quy trình sản xuất và ứng dụng thử nghiệm
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra vi sợi từ lõi gai dầu thông qua quá trình nghiền khô, nghiền ướt và vi sợi hóa. Hai dòng sản phẩm thử nghiệm được phát triển: Màng bao bì kết hợp với nhựa sinh học PLA (polylactic acid); Màng phủ nông nghiệp (mulch film) kết hợp với nhựa nhiệt dẻo nền tinh bột (TPS) và PBAT
Kết quả cho thấy việc bổ sung vi sợi gai dầu giúp cải thiện đáng kể tính chất cơ học: Độ bền kéo tăng khoảng 20% đối với màng bao bì. Tăng khoảng 33% đối với màng phủ nông nghiệp so với vật liệu đối chứng 
Tối ưu hóa sản xuất giúp giảm phát thải
Trong quá trình sản xuất, việc tăng tỷ lệ vi sợi gai dầu và sử dụng nhiều polyester sinh học hơn có thể tiếp tục nâng cao hiệu quả giảm phát thải carbon. Các công thức tối ưu có thể giúp giảm tới 4,25 kg CO₂ cho mỗi 1 kg màng phủ nông nghiệp.
Đánh giá vòng đời (LCA)
Nghiên cứu cũng tiến hành đánh giá vòng đời sản phẩm để xác định tính khả thi toàn diện của vật liệu này. Bốn kịch bản xử lý sau sử dụng được xem xét: Đốt có thu hồi năng lượng; Đốt không thu hồi năng lượng; Ủ phân công nghiệp; Phân hủy kỵ khí (so sánh với kịch bản chôn lấp).
Kết quả cho thấy: Phân hủy kỵ khí mang lại hiệu quả môi trường tốt nhất.
Có thể giảm khoảng 6,1 kg CO₂ cho mỗi 1 kg màng phủ được xử lý
Nguyên nhân do: Khí sinh học tạo ra trong quá trình này có thể chuyển hóa thành điện năng. Phần bã còn lại có thể sử dụng làm chất cải tạo đất. Trong khi đó ủ phân công nghiệp hiệu quả hơn đốt, các phương pháp xử lý nhiệt tạo ra lượng phát thải trực tiếp cao hơn, ngay cả khi có thu hồi năng lượng
Kết luận
Vật liệu sinh học composite từ lõi gai dầu có khả năng cạnh tranh về mặt môi trường với nhựa truyền thống nếu đi kèm với chiến lược xử lý sau sử dụng phù hợp. Giải pháp này góp phần thúc đẩy sản xuất bao bì phát thải thấp và tận dụng hiệu quả phụ phẩm sinh học trong chuỗi giá trị.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Journal of Bioresources and Bioproducts.
