Có thể bạn đã nghe nói đến PVA trong các sản phẩm gia dụng hàng ngày như bột pva, keo pva, nhựa pva, các chất tẩy rửa hay trong các viên giặt quần áo và vệ sinh máy giặt. Vậy, PVA là gì? Hãy cùng KPTCHEM tìm hiểu về hợp chất này nhé!
Thực trạng ô nhiễm rác thải nhựa đại dương đang trở thành vấn đề nhức nhói hiện nay trên toàn thế giới. Theo UNEP, ước tính có khoảng 20 triệu tấn rác thải nhựa thải ra môi trường mỗi năm. Quan trọng hơn, rác thải nhựa nếu thải bỏ không đúng cách sẽ gây ô nhiễm và gây hại cho môi trường, trở thành tác nhân phổ biến gây mất đa dạng sinh học và suy thoái hệ sinh thái, đe dọa sức khỏe con người, ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm và nước, góp phần gây biến đổi khí hậu.
Vì thế, việc hạn chế sử dụng nhựa và các sản phẩm làm từ nhựa đang là vấn đề rất quan tâm. Sự ra đời của chất liệu có khả năng phân hủy sinh học như PVA sẽ là bước ngoặc quan trọng trong cuộc chiến với rác thải nhựa. Vậy, PVA là gì?
Một bãi biển đầy rác thải nhựa. Ảnh: Shutterstock.
PVA là gì?
Trước tiên, chúng ta hãy bắt đầu bằng việc nói về định nghĩa và các tính chất hóa học đằng sau nó. PVA (hay PVOH) là viết tắt của polyvinyl alcohol - một loại polyme nhân tạo không màu, tan trong nước và được thiết kế để phân hủy sinh học sau khi sử dụng. Với tính chất này, nó được sử dụng để làm lớp màng bao bọc của nhiều sản phẩm phổ biến trong đời sống, từ nhà bếp, giặt ủi đến cả phòng khám bác sĩ.
Trong điều kiện bình thường chất liệu này có thể trông giống như nhựa, nhưng sự thật là không. Nếu như nhựa là một loại polymer hữu cơ tổng hợp được làm từ nhiên liệu hóa thạch (khí đốt, dầu mỏ,…) thì PVA là loại vật liệu cấp thực phẩm được tạo thành từ carbon, hydro và oxy.
Một ví dụ điển hình để bạn có thể hình dung đó là các túi đựng thực phẩm mang đi “có thể phân hủy” mà bạn thường thấy ở các quầy thực phẩm trong siêu thị, chúng có thể trông giống như nhựa, nhưng điểm khác biệt là chúng có thể tự tan nhanh khi tiếp xúc với nước trong khi các túi nilong thông thường phải mất đến hàng trăm, thậm chí hàng nghìn năm. Tương tự, bạn có thể thấy chất liệu này cũng được dùng để làm các sản phẩm phân hủy sinh học như túi viên giặt quần áo, xà phòng rửa chén,… Các nghiên cứu cho thấy rằng ít nhất 60% lớp màn PVA phân hủy sinh học trong vòng 28 ngày sau khi hòa tan, nó phân hủy sinh học hoàn toàn trong khoảng 90 ngày hoặc ít hơn.
Chất liệu PVA hòa tan nhanh khi gặp nước. Ảnh: Google Images.
PVA khác với vi nhựa như thế nào?
Trong khi vi nhựa là các hạt rắn siêu nhỏ được tạo thành từ polymer tổng hợp không hòa tan trong nước và thường chống lại sự phân hủy sinh học trong môi trường nước. Ngược lại, màng PVA hòa tan hoàn toàn trong nước và sau đó được phân hủy bởi các vi sinh vật và vi khuẩn tại các nhà máy xử lý nước thải.
Do đó, theo luật mới của Liên minh Châu Âu về Vi hạt polymer tổng hợp, PVA và tất cả các thành phần của nó không được xếp vào loại vi nhựa và không gây ô nhiễm vi nhựa.
PVA có thực sự an toàn để sử dụng?
Dù những lo ngại về tác động của polyvinyl alcohol lên môi trường là điều dễ hiểu, nhưng trên thực tế, chất liệu này sở hữu một đặc tính quan trọng khiến nó trở nên khác biệt: khả năng phân hủy sinh học. Khi các sản phẩm như viên giặt hoặc chất tẩy rửa tiếp xúc với nước, lớp màng bao bọc này sẽ nhanh chóng hòa tan hoàn toàn.
Sau khi tan, nước thải chứa PVA sẽ theo dòng chảy đến các nhà máy xử lý. Tại đây, nó trở thành "thức ăn" cho các vi sinh vật và vi khuẩn có sẵn, chúng sẽ phân hủy hợp chất này thành những thành phần cơ bản và vô hại như nước và carbon dioxide, tương tự như quá trình hô hấp của các sinh vật sống. Ngay cả khi vô tình bị thải ra môi trường tự nhiên như sông hồ, các vi sinh vật và enzyme trong nước vẫn có thể phân hủy nó, ngăn ngừa sự tích tụ và hình thành vi nhựa.
Nhờ đặc tính an toàn và khả năng phân hủy vượt trội, polyvinyl alcohol được ứng dụng rộng rãi, len lỏi vào nhiều lĩnh vực của đời sống. Trong gia đình, nó là thành phần không thể thiếu trong các sản phẩm giặt giũ và rửa chén. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm, nó được sử dụng để tạo lớp màng bảo vệ, chất bôi trơn cho kính áp tròng hay thuốc nhỏ mắt, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Ngoài ra, với độ bền kéo cao và khả năng tan trong nước, loại polymer phân hủy sinh học này còn được tận dụng để làm sợi trong ngành dệt may, sản xuất giấy hoặc thậm chí là làm dây câu, minh chứng cho sự linh hoạt và tính ứng dụng cao của vật liệu này.
PVA hoạt động như thế nào trong các sản phẩm giặt ủi?
Chỉ cần bảo quản trong môi trường khô ráo, các túi đựng này sẽ rất bền và giữ cho các chất tẩy an toàn bên trong. Và chỉ đến khi tiếp xúc với nước trong lúc bạn giặt đồ chúng mới bị hòa tan.
PVA có thể ủ phân được không?
Mặc dù được xác nhận là có thể phân hủy sinh học, nhưng đây không phải là nguyên liệu có thể ủ phân.
Quy trình sản xuất PVA
Loại polymer tổng hợp này có quá trình sản xuất tương đối đặc biệt, bởi bản thân vinyl alcohol rất không bền và khó tồn tại ở trạng thái tự do, ngay khi được tạo thành đã nhanh chóng chuyển hóa thành một hợp chất khác là acetaldehyde. Chính vì vậy, nó không được tổng hợp trực tiếp từ vinyl alcohol mà thay vào đó các nhà khoa học đã dùng cách gián tiếp để tạo ra nó từ một hợp chất ổn định hơn nhiều là vinyl acetate.
Quy trình này gồm hai giai đoạn chính: Đầu tiên là giai đoạn sản xuất polyvinyl acetate (PVAc). Giai đoạn này thực hiện bằng cách trùng hợp các monome vinyl acetate trong dung môi như methanol hoặc ở pha nhũ tương, dưới tác dụng của các chất khơi mào như peroxit hoặc azo hợp chất. Kết quả thu được là một loại polymer có tính dẻo và kết dính tốt, thường được dùng rộng rãi làm keo dán và là tiền chất quan trọng để tạo PVA.
Giai đoạn thứ hai, cũng là giai đoạn quan trọng nhất, là quá trình thủy phân hay xà phòng hóa polyvinyl acetate. Trong giai đoạn này, các nhóm acetate (-OCOCH₃) trên chuỗi PVAc được thay thế bằng các nhóm hydroxyl (−OH). Phản ứng này được thực hiện bằng cách xử lý PVAc với một dung dịch kiềm hoặc axit như: NaOH, axit sulfuric,... Tùy thuộc vào mức độ thủy phân, người ta có thể tạo ra các loại polymer phân hủy sinh học với các tính chất khác nhau. Nếu thủy phân hoàn toàn, sản phẩm tạo ra sẽ có độ tan trong nước cao và độ kết tinh lớn; nếu thủy phân một phần, nó sẽ có tính chất bám dính tốt hơn và độ tan trong nước thấp hơn.
Cuối cùng, một loại polymer không màu, không mùi, có khả năng tan trong nước và chịu được các tác nhân hóa học được ra đời. Nó được sản xuất dưới nhiều dạng như hạt, bột hoặc dung dịch, sẵn sàng cho các ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành công nghiệp.
Tác động và lợi ích của PVA trong các sản phẩm làm sạch
Sự xuất hiện của polyvinyl alcohol trong các sản phẩm làm sạch có thể mang đến nhiều lợi ích cho môi trường và cả người tiêu dùng.
Các túi nước giặt xả nhỏ gọn mang đến sự tiện dụng và tiết kiệm hơn cho người tiêu dùng. Ảnh: Google Images.
a. Với môi trường
Sự có mặt của màng PVA giúp việc xác định lượng chất tẩy rửa phù hợp cho một lần sử dụng chất tẩy rửa dễ dàng hơn, điều này giúp đảm bảo cả hiệu quả và tính bền vững. Ví dụ là các viên giặt quần áo bạn vẫn thường thấy, người ta thường dùng polymer phân hủy sinh học để làm lớp vỏ bên ngoài phân chia nhỏ lượng nước giặt vừa đủ cho từng mẻ giặt, khi gặp nước lớp vỏ này sẽ vỡ ra và cùng nước giặt được hòa tan với nước, nhờ đó giúp tiết kiệm nước sử dụng đồng thời làm giảm đáng kể lượng xà phòng dư thừa do vô tình hoặc không cố ý đổ quá nhiều thải ra môi trường.
b. Với người tiêu dùng
Các sản phẩm tẩy rửa được đo lường trước cũng tiện lợi cho người tiêu dùng, nhất là với những người khuyết tật. Với các gói nhỏ này, những người già hoặc bất kỳ ai có sức khỏe yếu đều có thể dễ dàng sử dụng, thay vì phải mất nhiều sức để di chuyển những bình đựng chất tẩy rửa có trọng lượng nặng.
Nhìn chung các sản phẩm như túi nước giặt PVA, nước rửa chén và chất tẩy rửa dạng lỏng mang lại lợi ích và sự tiện lợi cho mọi người tiêu dùng trên toàn thế giới.
Như vậy, chúng ta vừa tìm hiểu về chất liệu PVA - một loại polyme nhân tạo nhưng không phải là nhựa khi hòa tan và không góp phần gây ô nhiễm vi nhựa. Ngày nay, việc sử dụng rộng rãi chất liệu này thay thế cho các túi nhựa thông thường cũng có thể xem là một giải pháp bảo vệ môi trường hiệu quả và đang được áp dụng rộng rãi.
