ĐATN BST NGHIÊN cứu TÍNH CHẤT của POLYETHYLENE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG sản XUẤT BAO bì mềm

Bao bì “xanh” được hiểu bao gồm việc sử dụng vật liệu và phương pháp sản xuất để đóng gói các sản phẩm hoặc hàng hóa có tác động ô nhiễm thấp đến môi trường.. Với mong muốn mang đến một

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BÙI HỮU TRÍ 15148054

Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thành Phương SĐT: 0938196184

Ngày nhận đề tài: 20/05/2019 Ngày nộp đề tài: 05/08/2019

1 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA POLYETHYLENE (PE)

NH ẰM ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM

2 Các số liệu ban đầu:

- Quy trình sản xuất PE “xanh” từ bã mía

- Phương pháp in, mực in ứng dụng công nghệ này

3 Nội dung thực hiện đề tài:

- Nghiên cứu về PE “xanh” và quá trình sản xuất

• Công nghệ sản xuất bao bì đa lớp

• Các lớp cấu thành hộp sữa và phương pháp ghép màng

• Các lỗi trong quá trình sản xuất của công nghệ này và cách khắc phục

4 Sản phẩm

- Tài liệu tham khảo về công nghệ in bao bì “xanh”

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

(DÀNH CHO GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN)

Tên đề tài:

NGHIÊN C ỨU TÍNH CHẤT CỦA POLYETHYLENE (PE) NHẰM ỨNG

D ỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM

Tên sinh viên 1: Phạm Gia Bảo MSSV: 15148003

Chuyên ngành:

Tên sinh viên 2: Nguyễn Bá Sơn MSSV: 15148043

Chuyên ngành:

Tên sinh viên 3: Bùi Hữu Trí MSSV: 15148054

Chuyên ngành:

Tên GVHD: Nguyễn Thành Phương

Đơn vị công tác: Thạc sĩ

Chức danh: Giảng viên

Học vị: Trường ĐHSPKT TP.HCM

NH ẬN XÉT

1 VỀ THÁI ĐỘ VÀ HÀNH VI

-

-

2 VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1 Về cấu trúc đề

tài: -

-

-

2.2 Về nội dung đề

tài: -

-

-

-

-

2.3 Về ưu và nhược điểm của đề

tài: -

-

-

3 ĐIỂM ĐÁNH GIÁ

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các

Kh ả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực

tế

10

Kh ả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

ngành,…

10

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

(DÀNH CHO GIÁO VIÊN PH ẢN BIỆN)

Tên đề tài:

NGHIÊN C ỨU TÍNH CHẤT CỦA POLYETHYLENE (PE) NHẰM ỨNG

D ỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM

Tên sinh viên 1: Phạm Gia Bảo MSSV: 15148003

Chuyên ngành:

Tên sinh viên 2: Nguyễn Bá Sơn MSSV: 15148043

Chuyên ngành:

Tên sinh viên 3: Bùi Hữu Trí MSSV: 15148054

Chuyên ngành:

Tên GVPB: Chế Thị Kiều Nhi

Đơn vị công tác: Thạc sĩ

Chức danh:

Học vị: Trường ĐHSPKT TP.HCM

NH ẬN XÉT

a V ề cấu trúc đề tài:

-V ề nội dung đề tài

-

-

b V ề sản phẩm của đề tài

-

c V ề ưu và nhược điểm của đề tài:

-

-

d Các câu h ỏi cần trả lời và các đề nghị chỉnh sửa:

-

-

e ĐÁNH GIÁ

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các

Kh ả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

Kh ả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực

tế

10

Kh ả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

ngành,…

10

5 KẾT LUẬN

 Đồng ý cho bảo vệ

 Không đồng ý cho bảo vệ

Ngày……tháng……năm…… Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

L ỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Quý thầy cô Khoa In và Truyền thông, Trường Đại

học Sư Phạm Kỹ thuật, sau gần bốn năm học chúng em đã hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Để hoàn thành nhiệm vụ được giao, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân còn

có sự hướng dẫn tận tình của thầy cô tại trường

Em chân thành cảm ơn thầy – ThS Nguyễn Thành Phương, người đã hướng

dẫn cho chúng em trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp Mặc dù thầy bận với công việc tại trường nhưng không ngần ngại chỉ dẫn em, định hướng đi cho em, để

em hoàn thành tốt nhiệm vụ Một lần nữa em chân thành cảm ơn thầy và chúc thầy

dồi dào sức khoẻ Xin cảm ơn tất cả các bạn bè, thư viện, doanh nghiệp, công ty đã giúp đỡ, dìu dắt chúng em trong suốt thời gian qua

Tuy nhiên vì kiến thức chuyên môn còn hạn chế và bản thân còn thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung của đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô cùng toàn thể cán

bộ, công nhân viên tại các doanh nghiệp để đồ án này được hoàn thiện hơn

Một lần nữa xin gửi đến thầy cô, bạn bè cùng các cô chú, anh chị tại các doanh nghiệp lời cảm ơn chân thành và tốt đẹp nhất!

TÓM T ẮT ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG VIỆT

Hiện nay công nghệ in bao bì “xanh” đang là một trong những lĩnh vực phát triển mạnh mẽ trong ngành công nghệ in Trong những năm tới, nhận thức của người tiêu dùng về an toàn và lợi ích môi trường liên quan đến bao bì “xanh” được dự báo

sẽ thúc đẩy tăng trưởng thị trường này Hơn nữa, các sáng chế được thực hiện bởi các

cơ quan quản lý khác nhau hỗ trợ việc sử dụng bao bì sinh thái được dự đoán sẽ thúc đẩy tăng trưởng thị trường Bao bì “xanh” được hiểu bao gồm việc sử dụng vật liệu

và phương pháp sản xuất để đóng gói các sản phẩm hoặc hàng hóa có tác động ô nhiễm thấp đến môi trường Với mong muốn mang đến một phần thông tin hữu ích

trong lĩnh vực này, đề tài mang tên “Nghiên cứu tính chất của polyethylene (PE)

nh ằm ứng dụng trong sản xuất bao bì mềm” mà nhóm nghiên cứu đã thực hiện

gồm các vấn đề:

Nội dung nghiên cứu

- Lịch sử hình thành bao bì “xanh” từ bã mía

- Nghiên cứu về quy trình sản xuất PE “xanh” từ bã mía

- Nghiên cứu về công nghệ sản xuất bao bì đa lớp

- Nghiên cứu về các lớp cấu trúc hộp sữa và phương pháp ghép màng Hướng tiếp cận

- Tham khảo các tài liệu nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực in bao bì và thực

phẩm

Phương pháp giải quyết vấn đề

- Tham khảo từ các tài liệu, bài báo, chứng nhận khoa học về bao bì “xanh”

từ bã mía

Kết quả đạt được

- Xác định được quy trình sản xuất từ bã mía thành PE

- Tìm ra loại mực in phù hợp cho vật liệu bao bì “xanh”

- Xác định được công nghệ in bao bì đa lớp và cấu trúc từng lớp của bao bì

hộp sữa

Việc phát triển bao bì “xanh” không những mang lại hiệu quả về mặt sinh thái môi trường, hạn chế ô nhiễm mà còn góp phần giúp thương hiệu của các doanh nghiệp

trở nên tốt hơn trong mắt người tiêu dùng thông minh

TÓM T ẮT ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG ANH

Currently, the "green" packaging printing technology is one of the strongly developed areas in printing technology In the coming years, consumer awareness of safety and environmental benefits related to "green" packaging is expected to boost this market growth Furthermore, inventions made by various regulatory agencies supporting the use of ecological packaging are expected to boost market growth Green packaging is understood to include the use of materials and production methods to pack products or goods with low pollution impacts on the environment

With the desire to bring some useful information in this field, the topic "Study the properties of polyethylene (PE) for application in the production of flexible packaging" research team has done the following research issues:

- History formed "green" packaging from bagasse

- Research on green PE production process from bagasse

- Research on multi-layer packaging technology

- Research on milk box structure layers and membrane grafting methods Approach

- Consult a professional from the teachers in the field of printed packaging and food sector

Method of solving problems

- Refer to scientific documents, articles, certifications on "green" packaging from bagasse

Result

• Determine the production process from bagasse to PE

• Find out suitable ink for "green" packaging materials

• Identify the technology of multi-layer packaging and layer structure of milk box packaging

The development of "green" packaging not only brings about ecological and environmental efficiency, but also contributes to help businesses' brands become better in the eyes of smart consumers

M ỤC LỤC

L ỜI CẢM ƠN i

TÓM T ẮT ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG VIỆT ii

TÓM T ẮT ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG ANH iv

M ỤC LỤC v

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Lý do ch ọn đề tài 1

1.2 M ục tiêu và đối tượng nghiên cứu 2

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.2.2 Đối tượng nghiên cứu 2

1.3 Gi ới hạn đề tài 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ POLYETHYLENE PHÂN HỦY SINH HỌC VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM 4

2.1 T ổng quan công nghệ “xanh” 4

2.1.1 Tổng quan về polyethylene 4

2.1.2 Tính chất và ứng dụng PE 5

2.1.3 Tác động đối với môi trường 6

2.1.4 Sự phát triển của polyethylene “xanh” 7

2.1.5 Đặc điểm 8

2.2 Công ngh ệ in 8

2.2.1 Ống đồng 8

2.2.1.1.Nguyên lý 8

2.2.1.2.Ưu và nhược điểm 9

2.2.1.3.Ứng dụng 10

2.3 S ản phẩm “xanh” 12

2.3.1 Đặc điểm 12

2.3.2 Lợi ích 14

2.4 Các gi ải pháp công nghệ in “xanh” 14

2.5 Nhu c ầu sử dụng vật liệu “xanh” 15

2.5.1 Xu hướng tiêu dùng “xanh” 15

2.5.2 Nhu cầu sử dụng sản phẩm “xanh” hiện nay 15

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CHẤT POLYETHYLENE PHÂN H ỦY SINH HỌC 17

3.1 Đặc điểm PE “xanh” 17

3.1.1 PE “xanh” 17

3.1.2 Quy trình sản xuất 17

3.1.2.1.Phản ứng quang hợp 18

3.1.2.2.Quá trình sản xuất ethanol từ bã mía 18

3.1.2.2.1 Tiền xử lý cellulose 20

3.1.2.2.2 Quá trình thủy phân 21

3.1.2.2.3 Enzyme cellulase 21

3.1.2.3.Quá trình lên men 22

3.1.2.3.1 Khái niệm 22

3.1.2.3.2 Các loại giống nấm men 23

3.1.2.4 Quá trình thủy phân và lên men đồng thời 23

3.1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men 24

3.1.2.5.1 Dinh dưỡng 24

3.1.2.5.2 Nhiệt độ 25

3.1.2.5.3 pH 25

3.1.2.5.4 Khí oxy và carbonic 25

3.1.2.5.5 Nồng độ ethanol 25

3.1.2.5.6 Nồng độ dịch lên men 26

3.1.2.6.Phản ứng khử nước tạo Etylen 26

3.1.2.7.Quá trình trùng hợp 27

3.1.3 Sản xuất LDPE và HDPE 27

3.1.3.1.Sản xuất LDPE 27

3.1.3.2.Sản xuất HDPE 28

3.1.4 Tính cơ học của PE “xanh” 30

3.2 M ực in “xanh” 35

3.2.1 Thành phần 35

3.2.2 Quá trình sản xuất 36

CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLYETHYLENE 39

PHÂN H ỦY SINH HỌC 39

4.1 Bao bì h ộp sữa nhiều lớp 39

4.1.1 Sữa tiệt trùng và sữa thanh trùng 39

4.1.2 Bao bì nhiều lớp 41

4.1.3 Những yêu cầu về bao bì 41

4.2 C ấu trúc bao bì nhiều lớp 42

4.2.1 Cấu trúc 42

4.2.2 Phân loại 42

4.3 Phân tích c ấu trúc bao bì hộp sữa “xanh” 45

4.3.1 Cấu trúc bao bì hộp sữa “xanh” 45

4.3.2 Các phương pháp chế tạo bao bì nhiều lớp 52

4.3.2.1.Phương pháp đùn cán trực tiếp 52

4.3.2.2.Phương pháp đùn thổi 52

4.3.2.3.Phương pháp đùn gián tiếp 53

4.3.3 Các phương pháp ghép màng 54

4.3.3.1.Phương pháp ghép ướt 54

4.3.2.2.Ghép khô không dung môi 55

CHƯƠNG 5 CÔNG NGHỆ IN TRÊN CẤU TRÚC BAO BÌ CÓ POLYETHYLENE PHÂN H ỦY SINH HỌC VÀ QUY TRÌNH TÁI CHẾ 57

5.1 Công ngh ệ in 57

5.1.1 Điều kiện in Error! Bookmark not defined 5.1.2 Quy trình sản xuất 59

5.1.3 Các lỗi xảy ra trong quá trình in 61

5.2 Tái ch ế và phân huỷ 62

5.2.1 Phân huỷ 62

5.2.1.1.Quá trình phân huỷ 62

5.2.1.1.1 Phân hủy oxy hóa quang 63

5.2.1.1.2 Phân hủy do tác động cơ học 64

5.2.1.1.3 Phân hủy bởi vi sinh vật 65

5.2.1.2.Các biện pháp tăng khả năng phân hủy và quá trình phân hủy của PE

chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa 65

5.2.1.2.1 Các biện pháp tăng khả năng phân hủy của PE 66

5.2.1.2.2 Quá trình phân hủy của PE chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa 68

5.2.2 Tái chế 73

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

6.1 K ết luận 76

6.2 Ki ến nghị 77

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 78

PH Ụ LỤC 81

PH Ụ LỤC 1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TIỆT TRÙNG UHT 81

PH Ụ LỤC 2 TÍNH CHẤT VÀ YÊU CẦU CHUNG CỦA LỚP MÀNG 84

DANH M ỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

độ thấp HDPE Hight Density Polyethylene Polyethylene mật

Polyethylene

PE trọng lượng phân tử siêu cao MDPE Medium Density Polyethylene Polyethylene tỷ

ICI Imperial Chemical Industries

DMA dynamic material analysis Phân tích cơ động

học

ASTM International American Society for Testing

and Materials

Tổ chức quốc tế

cống bố và phát triển các tiêu chuẩn cho nhiều loại vật

lượng giấy

acrylic

Bảng 4.1: Đặc điểm sữa tiệt trùng và thanh trùng 40

Bảng 4.2: Thành phần % các lớp có trong bao bì 47

Bảng 5.2: Thông số cell khi khắc bằng laser trực tiếp 60

Hình 3.6: Kiểm tra độ uốn bằng cấu hình 3 điểm 31

Hình 5.2: Xúc tác ion kim loại cho quá trình phân hủy hydroperoxide

Hình 5.3: Cơ chế hoạt động của các phụ gia xúc tiến phân hủy 69

Hình 5.5: Quá trình phân hủy của PE xúc tác bởi kim loại chuyển tiếp 72 Hình 5.6: Cơ chế phân hủy sinh học của polyetylen 73

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do ch ọn đề tài

Polymer đã trở thành một trong những vật liệu quan trọng nhất trong cuộc

sống hàng ngày của chúng ta, hàng triệu tấn nhựa được sản xuất hàng năm trên toàn

thế giới Việc sản xuất và tiêu thụ nhựa, đặc biệt từ các mặt hàng bao bì thực phẩm

tiếp tục tăng, sự gia tăng này đã tạo ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng do các

vật liệu không có khả năng phân hủy sinh học (Debeaufort, Quezada Gallo, & Voilley, 1998) Với các quy định môi trường chặt chẽ hơn và tăng chi phí xử lý chất

thải, các nhà sản xuất nhựa buộc phải tìm kiếm giải pháp thay thế Polymer tái chế là

một giải pháp thực sự tối ưu đối với môi trường nhưng chưa thành công ở quy mô toàn cầu, ước tính chỉ có 1% nhựa sản xuất được tái chế trên toàn thế giới, trong khi

phần còn lại thải ra môi trường bên ngoài mà không được phân huỷ do chúng có nguồn gốc từ dầu mỏ

Mỗi năm chúng ta thải ra 2,12 tỷ tấn rác Lượng chất thải nhiều đến vậy là do

việc sử dụng các sản phẩm nhựa và thải ra trong vòng 6 tháng mà chúng không bị phân huỷ (theo The World Counts, 2019)

Với mối quan tâm ngày càng gia tăng về vấn đề ô nhiễm môi trường, nhiều nỗ

lực nghiên cứu đã được thực hiện, nhằm tạo ra các vật liệu thân thiện với môi trường

chắc chắn sẽ chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng Trong các vấn đề nghiên cứu nói trên polymer phân huỷ sinh học (Biopolymer) có nguồn gốc từ thiên nhiên, đã thu hút

rất nhiều sự chú ý trong những năm gần đây Polymer phân huỷ sinh học có tiềm năng thay thế cho polymer truyền thống nhờ chi phí thấp và sẵn có dễ dàng từ các tài nguyên có thể tái tạo và khả năng phân hủy sinh học (Janjarasskul & Krochta, 2010)

Một số nghiên cứu về kết hợp polymer với tinh bột từ các nguồn thực vật khác nhau đã được thực hiện Sử dụng các loại polymer phân huỷ sinh học không chỉ làm

giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ mà còn giảm chất thải nhựa ra môi trường Tuy nhiên, polymer phân huy sinh học từ tinh bột không thể cạnh tranh với nhựa có nguồn gốc

từ dầu mỏ vì tính chất cơ học kém Được biết polymer có nguồn gốc tinh bột phải được kết hợp với polyme tổng hợp khác để sản xuất vì tinh bột tính giòn và ưa nước

Hầu hết các nghiên cứu về tinh bột và nhựa tổng hợp chủ yếu tập trung vào các loại polymer phổ biến hiện này là PE (Polyethylene) Tuy nhiên, PE và tinh bột không thể tổng hợp được vì sự khác biệt của chúng trong phân cực; đó là tinh bột ưa nước trong khi PE là kỵ nước

Vì thế, để khắc phục những nhược điểm này thì polymer có nguồn gốc từ bã mía có tiềm năng rất lớn trong công nghiệp phát triển các loại bao bì từ PE thân thiện

với môi trường Đối với những sản phẩm nhựa truyền thống có thể mất 500 – 1000

để phân hủy còn đối với những sản phẩm được làm từ bã mía thì chỉ mất từ 15 – 30 ngày để phân hủy hoàn toàn Sản xuất các loại bao bì PE từ bã mía thực sự làm giảm

sự ô nhiễm không khí, thân thiện với môi trường Đây là một giải pháp hiệu quả giúp thay thế các sản phẩm từ nhựa truyền thống và các sản phẩm giấy từ bột giấy thông thường

Từ những phân tích trên, nhóm nghiên cứu chọn đề tài “Nghiên cứu tính chất

c ủa polyethylene (PE) nhằm ứng dụng trong sản xuất bao bì mềm” làm đồ án tốt

nghiệp của mình

1.2 M ục tiêu và đối tượng nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

• Nghiên cứu về PE “xanh” và quá trình sản xuất

• Công nghệ sản xuất bao bì đa lớp

• Các lớp cấu thành hộp sữa và phương pháp ghép màng

• Các lỗi trong quá trình sản xuất của công nghệ này và cách khắc phục 1.2.2 Đối tượng nghiên cứu

• Quy trình sản xuất từ bã mía thành PE “xanh”

• Nguyên vật liệu sử dụng: PE, mực in

• Cấu trúc bao bì hộp sữa PE ”xanh”

• Công nghệ in

1.3 Gi ới hạn đề tài

• Đề tài được giới hạn trong các công nghệ in phù hợp với đặc tính của vật

liệu bao bì sữa

• Đề tài này chỉ đề cập đến bao bì sữa (bao bì sử dụng PE)

• Tập trung vật liệu in và công nghệ in vào bao bì

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu

• Nghiên cứu lý thuyết về vật liệu polyethylene phân huỷ sinh học

• Ứng dụng vật liệu polyethylene phân huỷ sinh học bao bì mềm

Nhóm nghiên cứu dựa vào các tài liệu có sẵn từ trong và ngoài nước Trong quá trình nghiên cứu có tham khảo ý kiến của những giảng viên có kiến thức hay chuyên môn trong lĩnh vực nghiên cứu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ POLYETHYLENE PHÂN HỦY SINH HỌC

VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM 2.1 T ổng quan công nghệ “xanh”

Hình 2.1: Cấu trúc PE

Phân tử PE có cấu trúc mạch thẳng, ngoài ra nó cũng có mạch nhánh tùy thuộc vào loại PE (hình 2.2) Khi các mạch nhánh này càng nhiều và càng dài thì độ kết tinh càng kém Những phần sắp xếp không trật tự trong PE sẽ nằm ở vùng vô định hình Các mắt xích của PE rất ngắn, cỡ khoảng 2,33Å nên PE có khả năng kết tinh nhanh Ở điều kiện nhiệt độ thường, độ kết tinh của PE ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất của PE như: tỷ trọng, độ cứng, mođun đàn hồi, độ bền kéo đứt, độ trương

và khả năng hòa tan trong các dung môi hữu cơ Dựa vào trọng lượng phân tử, tỷ

trọng, độ kết tinh và cấu trúc, PE được phân loại như sau: PE tỷ trọng thấp (LDPE),

PE tỷ trọng thấp mạch thẳng (LLDPE), PE tỷ trọng cao (HDPE), ngoài ra còn một số

loại PE khác với công nghệ sản xuất phức tạp hơn và ít thông dụng hơn như: PE tỷ

trọng rất thấp (VLDPE), PE tỷ trọng trung bình (MDPE), PE trọng lượng phân tử siêu cao (UHMWPE).Trong đó LDPE và HDPE được ứng dụng để sản xuất bao bì nhiều

lớp

Hình 2.2: Hình ảnh minh hoạ phân tử của các loại PE

2.1.2 Tính chất và ứng dụng PE

Polyetylen là polyme không bị hoà tan trong bất cứ loại dung môi nào ở nhiệt

độ thường Tuy nhiên khi ngâm trong các hydrocarbon thơm, hydrocarbon clo hoá,

dầu khoáng và parafin trong một thời gian dài thì PE bị trương lên và giảm độ bền cơ

học Ở nhiệt độ trên 70oC, PE tan một phần trong một số dung môi như xylen, decalin,… Tính chất cơ học của PE phụ thuộc vào trọng lượng phân tử và độ kết tinh

của nó Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ cũng làm thay đổi một số tính chất cơ lý của sản phẩm như: kích thước và độ cứng PE cũng rất nhạy cảm với

bức xạ tử ngoại Hiện tượng này chính là sự phân huỷ quang PE Tương tự như parafin, PE bắt cháy chậm, cháy không khói Trong môi trường không có oxy, PE

bền tới 2900C Ở nhiệt độ khoảng 290 ÷ 3500C PE bị phân huỷ thành sản phẩm phân

tử khối nhỏ, bề ngoài tương tự như sáp Ở nhiệt độ trên 3500C sản phẩm phân huỷ là polyme dạng lỏng và các sản phẩm khác như: buten, etylen, etan, hydro, oxit carbon, khí carbonnic và các chất khác PE có năng lượng bề mặt thấp nên không thấm nước

và các dung môi phân cực Độ bám dính và khả năng hấp phụ của PE thấp, chính vì

vậy, PE khó nhuộm mầu, khó kết dính bằng các chất kết dính phân cực

HDPE trong suốt nhưng mức độ mờ đục cao hơn LDPE, độ bền cơ học, sức

bền kéo và sức bền xé đều tương đối cao Từ các ưu điểm như trên, HDPE có chức năng bảo vệ các lớp bên trong

LDPE có mật độ thấp nên các tính chất của nó yếu hơn HDPE nhưng khả năng kháng hoá chất cao hơn Đặc trưng của LDPE thể hiện ở tính kháng hoá tốt, không

phản ứng với các axit loãng, bazo cũng như este Phản ứng tương đối, đối với các hydro cacbon có nhiều chất béo, dầu khoáng, các chất oxy hoá Vì tính kháng hoá

cao, chịu được các tác nhân hoá học cho nên LDPE được dùng để làm lớp tiếp xúc

với thực phẩm có nhiều chất oxy hoá và chất béo như sữa, nước trái cây,…

Bảng 2.1: Tính chất LDPE và HDPE STT Nhựa

- Có độ bền cao khi nóng chảy

- Có độ trong cao, mềm dẻo

- Có khả năng chịu nứt ứng suất

tốt, chống thẩm thấu hơi tốt

- Có khả năng chịu được va đập

ở nhiệt độ thấp tốt hơn so với các loại vật liệu cứng khác

2.1.3 Tác động đối với môi trường

Sử dụng bao bì PE tuy tiện lợi nhưng cũng là tác nhân gây ô nhiễm môi trường vì:

• Phân huỷ chậm có thể là không phân huỷ được

• Rác thải từ PE làm ảnh hưởng đến các vi sinh vật biển

• Làm ùng tắc các rãnh lưu thông nước, rác thải PE trong đất khiến oxy khó xâm nhập vào làm cây trồng phát triển chậm

• Không thể tái chế

• Ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người

Không những thế quá trình sản xuất PE cũng ảnh hưởng rất nhiều đến hệ sinh thái

Dầu thô là nguyên liệu chính để sản xuất polyethylen Nó là nguồn tài nguyên

tự nhiên nên dễ dàng khai thác, nhưng quá trình này thì gây thiệt hại rất nhiều đến môi trường xung quanh

Đầu tiên, quá trình khoan dầu sẽ phá huỷ đất xung quanh gây ảnh hưởng đến

hệ sinh thái, con người và các sinh vật khác Hệ quả tiếp theo là quá trình khai thác

sẽ phát thải khí metan vào khí quyển Theo “The Wilderness Society” thì khí metan trong khí tự nhiên có hại hơn so với carbon dioxide tới 84 lần, giữ nhiệt hơn, gia tăng

sự nóng lên toàn cầu Điều đáng lo ngại hơn nữa là 21% lượng khí thải, bao gồm cả khí metan, khi truy xuất thì có nguồn gốc từ dầu và khí đốt Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người cũng như động vật

2.1.4 Sự phát triển của polyethylene “xanh”

PE tái tạo có các đặc tính của giống hệt với PE hoá dầu về tính chất vật lý và tính chất hoá học, không những thế các sản phẩm bao bì từ biopolyethylene có thể tái

chế và ít ảnh hưởng đến môi trường

Braskem – công ty hoá dầu Brazil đã nghiên cứu và sản xuất ra loại polyethylene có nguồn gốc từ mía để có thể khắc phục những vấn đề mà polyethylene đang tồn tại

Năm 2007, Brakem sản xuất các mẫu ethylene “xanh” đầu tiên từ ethanol mía

và monome để sản xuất ra polyethylene “xanh” Trong cùng năm Braskem cũng cho

ra mắt thế giới sản phẩm polyetylen “xanh” được sản xuất 100% từ các tài nguyên tái

tạo, được xác minh dựa trên tiêu chuẩn ASTM D6866 của phòng thí nghiệm Beta Analytic tại Hoa Kỳ

Sau nhiều năm cống hiến cho nghiên cứu và phát triển, nhà máy ethylene

“xanh” của Braskem đã được đưa vào vận hành vào tháng 9 năm 2010 Điều này đánh

dấu sự khởi đầu của việc sản xuất Polyetylen “xanh” ở quy mô thương mại, đảm bảo

vị trí dẫn đầu toàn cầu của công ty về nhựa sinh học Nhà máy có năng lực sản xuất hàng năm là 200.000 tấn PE “xanh”

Mặc dù LDPE đã được sản xuất trước đó nhưng đến năm 2013 LDPE “xanh”

mới được braskem công bố Mở ra một thị trường đầy tiềm năng sử dụng bao bì thân thiện với môi trường

Polyethylene “xanh” là một loại nhựa được sản xuất từ mía, một nguyên liệu thô tái tạo, thu giữ và cố định CO2 từ khí quyển trong quá trình sản xuất, giúp giảm phát thải khí nhà kính Trong khi polyetylen truyền thống sử dụng các nguyên liệu thô có nguồn gốc hóa thạch như dầu hoặc khí tự nhiên

• Giảm phát thải khí nhà kính – mỗi tấn Polyetylen “xanh” được sản xuất và

hấp thụ CO2 từ khí quyển giúp giảm phát thải khí nhà kính

• Có khả năng tái chế sau khi sử dụng

• Có thể phân hủy sinh học

• Khôn cần nhiều máy móc trong việc chuyển đổi nhựa

in bằng dao gạt mực Sau đó, trục cao su được ép vào bản in để chuyển mực lên trên

nó Ống đồng là quá trình sử dụng nguyên tắc intaglio (in lõm) Đường truyền mực

của phương pháp in lõm ngắn nhất vì bản in tiếp xúc trực tiếp và quay trong một bể

chứa mực, mực thừa sẽ được dao gạt mực loại bỏ nhưng sẽ để lại mực tại các phân

tử in trên bản in Đặc điểm để tạo nên yếu tố hình ảnh trong công nghệ in ống đồng

là các phần tử in thì được khắc vào bề mặt của trục Mực in chuyển từ các phân tử in đến vật liệu in bằng áp lực in cao và lực dính giữa mực và vật liệu in tạo ra hình ảnh trên vật liệu in

Bản in ống đồng thường là hình trụ, có cấu tạo phúc tạp và nhiều lớp nhằm

mục đích tạo độ bền cho bản in Bản in ống đồng trong sản xuất công nghiệp được sử

dụng cho mỗi lần tách màu, điều này có nghĩa là trong một máy in ống đồng có bốn màu thì phải có bốn bản in riêng biệt được thay đổi khi in dòng sản phẩm mới

(Izdebska, J (2016) Printing on Polymers Printing on Polymers)

Hình 2.3: Bề mặt trục in ống đồng Hình 2.4: Nguyên lý in

2.2.1.2 Ưu và nhược điểm

Bảng 2.2: Ưu và nhược điểm in ống đồng STT

Công nghệ in ống đồng

1

Độ chính xác và phục chế hình ảnh chất lượng

cao hơn so với in flexo và offset

Giá thành làm khuôn cao nên yêu cầu số lượng in

lớn

2

Độ bền của trục in cao từ 12 đến 20 triệu lượt in

trước khi thay trục, có thể sử dụng để in tái bản

Chi phí phát sinh ban đầu khá cao trong việc khắc

bản in

3

Mực in đều và có độ phủ lên bề mặt sâu Khó tái tạo đường biên

chữ, tạo ra đường thẳng - không trơn nét

4

Tốc độ in có thể đạt trên 200m/phút trên tất cả

các dòng máy

Việc chế tạo khuôn in không thân thiện với môi trường

5

In ống đồng áp dụng được trên rất nhiều các chất

liệu khác nhau như giấy, màng nhựa dẻo, kim

loại mỏng, PE, OPP, MPET, PET… và trên các

bao bì màng ghép

Thời gian để chế tạo khuôn in lâu Công nghệ

chế bản phức tạp, chi phí cao

6

Tái sản xuất với chi phí thấp Dung môi dễ cháy nổ,

không tốt cho môi trường

2.2.1.3 Ứng dụng

Đầu vào của phương pháp in ống đồng thường là dạng cuộn, nên có thể in trên nhiều loại vật liệu khác nhau như giấy, màng, nhựa dẻo, màng kim loại Ngoài ra, in ống đồng được in trên màng OPP, màng này ngoài tác dụng để in những hình ảnh chi

tiết của sản phẩm nó còn có tác dụng tăng cường, tăng độ bền cơ học của bao bì Do

vậy, trên thị trường bao bì hiện nay, sự cạnh tranh trong ngành này là rất quyết liệt

Công nghệ in ống đồng được ứng dụng trong ngành in bao bì nhựa: bao đựng OMO, bánh kẹo bibica, hộp cà phê Trung nguyên hay bao thuốc lá Bằng cách sử

dụng công nghệ in ống đồng, sản phẩm bao bì làm ra bắt mắt hơn, phù hợp với thị

hiếu người dùng hơn

2.3 S ản phẩm “xanh”

2.3.1 Đặc điểm

Sản phẩm “xanh” còn được gọi là sản phẩm thân thiện với môi trường hay sản

phẩm sinh thái Ngày nay sản phẩm thân thiện với môi trường ngày càng được sử

dụng phổ biến tại các quốc gia, đặc biệt là các quốc gia phát triển

Một sản phẩm được xem là sản phẩm thân thiện với môi trường nếu đáp ứng được 4 tiêu chí sau:

1 S ản phẩm được tạo ra từ các vật liệu thân thiện với môi trường.Sản phẩm

chứa các vật liệu tái chế, có thể tái sử dụng nhiều lần Ví dụ, một sản phẩm tái chế nhanh như tre hay bần (sử dụng để lót nều) hay sử dụng túi vải cotton thay vì túi nilong được xem là những sản phẩm thân thiện với môi trường vì được tạo ra từ vật liệu nông nghiệp, có sẵn trong tự nhiên

2 S ản phẩm đem đến những giải pháp an toàn đối với môi trường và sức kho ẻ con người, thay cho các sản phẩm độc hại truyền thống Ví dụ các

vật liệu thay thế chất bảo quản gỗ như creosote, được biết là một hợp chất gây ung thư

3 S ản phẩm giảm tác động đến môi trường trong qua trình sử dụng (ít chất

th ải, sử dụng năng lượng tái sinh, ít chi phí bảo trì) Người tiêu dùng châu

Âu nhiều năm qua đã quay lại sử dụng chai sữa thủy tinh và giảm tỉ lệ sử

dụng loại sữa đựng trong chai nhựa sử dụng 1 lần rồi bỏ Chai thủy tinh có

nấm mốc, vi khuẩn,…) và cải thiện chất lượng chiếu sáng Với vật liệu thân thiện môi trường, sự chọn lựa sản phẩm được đặt mục tiêu là giảm thiểu ô

nhiễm, giảm tiêu thụ tài nguyên và giảm lượng chất thải sinh ra trong quá trình sử dụng sản phẩm Một phương pháp mua sản phẩm thân thiện môi trường là mua sản phẩm địa phương khi có thể Sản phẩm được mua từ nguồn địa phương hoặc khu vực sẽ giảm chi phí vận chuyển và thúc đẩy kinh tế địa phương

Đối với thị Việt Nam, các sản phẩm thân thiện với môi trường được chứng

nhận là nhãn sinh thái hay còn gọi là nhãn xanh Việt Nam Để được chứng nhận là nhãn xanh Việt Nam, sản phẩm phải đáp ứng các tiêu chí do Bộ trưởng Bộ TN&MT ban hành theo điều 1, Thông tư số 41/2013/TT – BTNMT ngày 2/12/2013

Hiện nay, nhiều bao bì thực phẩm chứa chất lỏng như sữa, nước trái cây, đều

có logo FSC Vậy FSC là gì, tầm quan trọng của FSC đối với bao bì giấy và carton?

FSC (Hội đồng quản lý rừng – Forest Stewardship Council) dường như vẫn còn là một khái niệm khá mới mẻ đối với người tiêu dùng Việt Nam Đây là một tổ chức phi chính phủ, phi lợi nhuận được thành lập và hoạt động với mục đích giúp người tiêu dùng, các công ty, doanh nghiệp phân biệt sản phẩm có nguồn gốc từ gỗ trồng ở những khu rừng có được cấp phép khai thác hay không (FSC - Forest Stewardship Council)

Chứng chỉ FSC trong ngành sản xuất bao bì và carton là chứng chỉ chứng nhận quá trình theo dõi, truy nguyên nguồn gốc gỗ từ nguồn rừng được quản lý nghiêm nghặt và khai thác đi kèm với duy trì và trông mới Quá trình này được thể hiện trong suốt các công đoạn sản xuất, bao gồm tất cả giai đoạn chế biến, biến đổi, sản xuất và cuối cùng là phân phối sản phẩm

Truy nguyên được nguồn gốc của nguyên vật liệu đầu vào, đảm bảo lượng bột giấy được đưa vào sản xuất không bị nhầm lẫn với các loại bột giấy chưa được cấp phép Việc đảm bảo chất lượng nguồn nguyên liệu đầu vào là yếu tố đầu tiên tác dộng tới chất lượng thành phẩm bao bì giấy

Giấy và bìa carton có chứng chỉ FSC gián tiếp phần nào bảo vệ được môi trường và tiết kiệm được tài nguyên thiên nhiên Rừng được tái tạo giúp hạn chế khí

CO2 và chất lượng tốt giúp giấy có thể được tái chế và sử dụng được nhiều lần

2.3.2 Lợi ích

Bao bì từ PE tái tạo ít chất độc hại, thân thiện với môi trường có thể giảm thiểu tác động đến con người, cải thiện chất lượng không khí trong nhà và giảm ô nhiễm nước Sử dụng các sản phẩm hay bao bì “xanh” có thể trả lại nhà sản xuất giúp giảm thiểu rác thải bao bì và giảm chi phí xử

Thay vì sử dụng các sản phẩm truyền thống thì các sản phẩm thân thiện với môi trường sẽ có tái chế Các sản phẩm làm từ vật liệu tái chế sẽ hạn chế lượng chất

nghiên cứu cho thấy cải thiện chất lượng không khí trong nhà trong môi trường làm

việc có thể cải thiện năng suất chung hơn 8%

2.4 Các gi ải pháp công nghệ in “xanh”

Mặc dù không có tiêu chuẩn chính thức để xác định quy trình và công nghệ in

“xanh” nhưng việc sử dụng nguyên vật liệu in nên thân thiện với môi trường: giảm

mực thải, dung môi và hoá chất độc hại

Mục tiêu của công nghệ in “xanh”: xanh hoá sản xuất, giảm cường độ phát thải khí nhá kính và tăng tỷ lệ sử dụng năng lượng tái tạo vừa mang lại hiệu quả kinh

tế vừa có ít tác động đến môi trường và sức khoẻ con người Có nhiều giải pháp về công nghệ in “xanh”

• Mực gốc dầu thực vật: mực gốc dầu thực vật chứa các thành phần có thể tái tạo được như linseed, cottonseed Vì các thành phần tự nhiên nên mực

thải có thể dễ dàng tái chế và tạo thành loại mực mới

• Soy ink: tương tự như mực gốc dầu thực vật Soy ink không chứa hoá chất

dễ bay hơi nên ít ảnh hưởng đến môi trường và vẫn có thể tạo ra hình ảnh

• Giấy không chứa Clo (Process Chlorine Free – PCF): là loại giấy được tẩy

trắng bằng các hợp chất tự nhiên Mặc dù vẫn còn một lượng clo nhỏ từ các loại giấy tái chế

• Bao bì có chứng nhận FSC: thể hiện quy trình sản xuất như giấy không ảnh hưởng đến môi trường và có thể tái chế được

• In trên biopolymer: khi in trên nhựa, biopolymer là lựa chọn tối ưu nhất vì thành phần chính của chúng được sản xuất từ bã mía và các loại thực vật khác

Đôi với bao bì giấy, giải pháp thân thiện với môi trường là từ nguyên vật liệu in: in trên vật liệu in (được chứng nhận FSC), màng biopolymer và mực in gốc nước

2.5 Nhu c ầu sử dụng vật liệu “xanh”

2.5.1 Xu hướng tiêu dùng “xanh”

Tiêu dùng bền vững hay tiêu dùng “xanh” là khái niệm được đưa ra sau khi

xu thế sản xuất và tiêu dùng chủ yếu dựa vào nguồn tài nguyên thiên nhiên tránh dẫn đến tác động đối với môi trường

Tiêu dùng “xanh” đang được xem là xu hướng tiêu dùng của nhân loại Khi người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến môi trường, họ coi trọng hơn đến hành vi

sử dụng sản phẩm của bản thân Hiện nay, có khoảng 82.3% người sẵn sàng trả thêm chi phí cho các sản phẩm thân thiện với môi trường Qua đó cho thấy ý thức và xu hướng tiêu dùng của con người ngày càng tăng cao

2.5.2 Nhu cầu sử dụng sản phẩm “xanh” hiện nay

Thị trường bao bì “xanh – sạch” trên thế giới hiện nay được chia thành 5 khu vực chính: Bắc Mỹ, Châu Âu, Châu Á – Thái Bình Dương và RoW (các khu vực còn lại), các khu vực trên được phân bố dựa theo các phân đoạn về bao bì thực phẩm và

đồ uống, đóng gói mỹ phẩm, bao bì y tế và các loại bao bì khác, ngoài ra còn được phân bố dựa theo địa lý và các yếu tố khác

Khi nhận thức về tiêu dùng nâng cao, khách hàng thường quan tâm nhiều hơn đến nguồn gốc sản phẩm và quá trình mà sản phẩm được tạo ra Việc này đòi hỏi các doanh nghiệp phải biết nắm bắt tâm lý chung của khách hàng, thể hiện sự quan tâm

hơn đến quy trình sản xuất, sao cho giảm thiểu tối đa tác động đến thiên nhiên và môi trường sinh thái Thậm chí có thể coi đó như một thế mạnh cạnh tranh trong kinh doanh, bởi nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng có được chứng chỉ rừng FSC sẽ có những

lợi thế tốt hơn khi gia nhập thị trường quốc tế, có doanh thu cao hơn, nhìn thấy những thay đổi rõ rệt trong việc gia tăng hình ảnh tích cực trong mắt người tiêu dùng

Vấn đề lo ngại về ô nhiễm môi trường là một trong những yếu tố chính, thúc đẩy nhu cầu sử dụng bao bì “xanh – sạch” trên toàn cầu Tất cả những hành động này nhằm góp phần giảm thiểu chất thải nguy hại ra môi trường

Việc sử dụng bao bì “xanh – sạch” tạo ra lợi thế cạnh tranh cho ngành sản xuất bao bì vì người tiêu dùng đang có xu hướng thích sử dụng các sản phẩm bao bì thân thiện môi trường Mặc dù vậy vẫn có một vấn đề đáng quan ngại, đó là tỷ suất

lợi nhuận của các công ty sản xuất bao bì sẽ bị giảm hơn so với trước do phải tăng chi phí sản xuất, trở ngại chuyển đổi công nghệ là một trong những yếu tố kiềm chế

sự phát triển của thị trường bao bì “xanh – sạch” Ngoài ra hiện nay số lượng người tiêu dùng nhận thức cần phải sử dụng bao bì “xanh – sạch” vẫn chiếm đa số, trên 80% người Việt sẵn sàng chi trả cao hơn để mua các sản phẩm có cam kết tác động tích

cực đến môi trường và xã hội Có 80% người tiêu dùng lo ngại các tác hại lâu dài của nguyên liệu nhân tạo và 79% sẵn sàng trả thêm tiền để mua các sản phẩm không chứa các nguyên liệu mà họ không mong muốn Việc này khiến công ty sản xuất bao bì chuyển đổi hoàn toàn sang cung cấp bao bì “xanh -sạch” (Tạp chí môi trường)

Chính vì thế, đây chính là thập kỉ để mọi người thay đổi thói quen sử dụng bao

bì có nguồn gốc từ thiên nhiên, nhằm đảm bảo sức khỏe cũng như an toàn cho môi trường

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CHẤT

POLYETHYLENE PHÂN H ỦY SINH HỌC 3.1 Đặc điểm PE “xanh”

3.1.1 PE “xanh”

Polyethylen “xanh” (còn được gọi là Biopolyethylen) là polyethylen được tạo

ra từ ethanol, trở thành ethylen sau quá trình khủ nước Bã míalà dư lượng xơ mềm khô còn lại sau khi mía bị nghiền nát Nó thường được sử dụng làm nhiên liệu sinh

học để sản xuất nhiệt, năng lượng điện và điện Chính vì thế sản xuất PE “xanh” là quy trình sản xuất tự cung cấp năng lượng

Polyethylen “xanh” có thể thay thế polyethylen thông thường (một loại nhựa nhiệt dẻo phần lớn được sử dụng để đóng gói trong các ngành công nghiệp sản xuất

nhựa tiêu dùng như thực phẩm, đồ uống, túi nhựa,…) Mặc dù nguyên liệu ban đầu

là khác nhau, PE có nguồn gốc sinh học về mặt hoá học và vật lý có tính chất giống

với polyethylen truyền thống Tuy không thể tự phân huỷ nhưng có thể tái chế thành các sản phẩm khác, giảm được chất thải nhựa là đặc tính vô cùng quan trọng của PE

Từ mía được chuyển hóa thành đường Glucose sau đó được lên men thành Ethanol

Sử dụng công nghệ khử nước năng suất cao, được sử dụng để tạo monome ethylen, butene từ ethanol và butanol Từ đây monome sẽ được sử dụng để sản xuất các Polyethylen sinh học thương mại như (HDPE, LDPE) với chi phí cạnh tranh do sủ

dụng các công nghệ trùng hợp tiêu chuẩn

Hình 3.1: Quá trình sản xuất PE “xanh” từ mía

3.1.2.1 Phản ứng quang hợp

Glucose là chất dinh dưỡng có giá trị của con người, nhất là đối với trẻ em, người già Trong y học, glucose được dùng làm thuốc tăng lực Trong công nghiệp, glucose được dùng để tráng gương, tráng ruột phích và là sản phẩm trung gian trong sản xuất ethanol từ các nguyên liệu có chứa tinh bột và cellulose

3.1.2.2 Quá trình sản xuất ethanol từ bã mía

Hình 3.2: Quá trình sản xuất Ethanol từ mía

Quá trình chuyển hóa bao gồm sự thủy phân các thành phần chính của bã mía

để tạo ra những loại đường có thể lên men và thực hiện lên men chúng để tạo ra ethanol Giai đoạn tiền xử lý là cần thiết để nâng cao hiệu quả của quá trình thủy phân cellulose thành đường Quá trình thủy phân thường được thực hiện bởi acid hoặc enzyme cellulose và quá trình lên men được thực hiện bởi vi khuẩn hoặc nấm men

Tiền xử lý là cần thiết để thay đổi cấu trúc và kích thước sinh khối, cũng như thành

phần hóa học của nó, sao cho quá trình thủy phân các hydrocacbon thành các loại đường đơn diễn ra nhanh chóng và hiệu quả cao Quá trình thủy phân sẽ đạt hiệu quả

bằng việc loại bỏ lignin và hemicellulose, giảm kích thước vi sợi cellulose, tăng cường độ xốp thông qua quá trình tiền xử lý

Ở quá trình thủy phân, các loại đường đơn sẽ được tạo ra bằng việc phân cắt các mắc xích của cellulose, trước khi chúng được lên men sản xuất rượu Quá trình

thủy phân cellulose được thực hiện bởi acid hoặc enzyme thủy phân Các mắt xích

của cellulose có thể bị phân cắt thành các phân tử đường glucose riêng lẻ bằng enzyme cellulase Nguồn thu enzym cellulase lớn nhất hiện nay là vi sinh vật (nấm, vi khuẩn)

Các loại đường sáu carbon (hexoses) như glucose, galactose, và mannose dễ dàng lên men thành ethanol bởi hoạt động tự nhiên của nhiều sinh vật Nấm men

Saccharomyces cerevisiae đã được sử dụng từ lâu trong nền công nghiệp sản xuất bia

để tạo ra ethanol từ hexoses

Hai bước cuối để biến đổi bã mía thành ethanol (thủy phân và lên men) có

thể được thực hiện một cách độc lập hoặc đồng thời Thu hồi ethanol từ dịch lên men bằng quá trình chưng cất hoặc kết hợp quá trình chưng cất với quá trình hấp

phụ Các thành phần khác, bao gồm lignin, cellulose và hemicellulose không phản ứng, và enzyme thì tích lũy ở dưới đáy của tháp chưng cất

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 (Tinh bột) (Glucose)

C6H12O6→ 2CH3CH2OH + 2CO2 (Glucose) (Ethanol)