CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Tính cấp thiết 1. Thực trạng Thực trạng rác thải nhựa đang thực sự báo động. Hành tinh của chúng ta đang dần ngập dưới núi rác thải nhựa – một chất liệu không chỉ bền, dễ sử dụng mà còn có giá thành rẻ, thân thuộc với cuộc sống hàng ngày của mỗi người.
Từ việc nhựa dẻo được dùng để làm vật liệu cho các bị y tế, đến việc trở thành các bộ phận máy bay đã chứng minh tính hiệu quả và khả năng ứng dụng của chất liệu này. Tuy nhiên, các sản phẩm từ nhựa, đặc biệt là các mặt hàng được thiết kế dùng một lần đang là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt tại các bãi rác và đại dương. Các sản phẩm chai nhựa, túi nhựa dùng một lần hoặc đơn thuần là chiếc ống hút nhỏ gọn mà bạn thường dùng đều có khả năng bị bỏ sót trong quá trình tái chế và lọt vào một hệ thống thoát nước bất kì, cuối cùng là trôi ra biển. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng mỗi năm có gần 12,7 triệu tấn chất thải nhựa đổ ra biển.
Rác thải nhựa trôi dạt rộng rãi trong đại dương của chúng ta, đặc biệt là ở Thái Bình Dương, Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương. Loại nhựa dùng làm túi nhựa và can sữa khác với loại nhựa dùng làm nắp chai và ống hút – các loại rác thải nhựa điển hình đang trôi nổi giữa đại dương của chúng ta. Qua một thời gian, những mảnh nhựa lớn sẽ phân nhỏ thành các mảnh vụn, cứng và có thể khiến các loài động vật biển ăn nhầm. Ví dụ ống hút nhựa đã mất đến 200 năm để tan rã, tuy nhiên, chúng sẽ không bao giờ tan rã hoàn toàn, bởi nhựa không thể phân hủy.
Hơn nữa, vật dụng nhỏ, mỏng, nhẹ này lại có thể gây hại đến các loài chim biển, rùa và các loài sinh vật biển khác vì chúng có thể dễ dàng nhầm lẫn và nhặt, nuốt phải, khiến chúng nghẹn và nghẹt thở. 1 Việt Nam là một đất nước đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, nhịp sống ngày càng nhanh hơn nên nhu cầu sử dụng những sản phẩm nhựa sử dụng một lần như: ly, tô, dĩa, hộp. để dựng thức ăn càng nhiều hơn. Trong nhịp sống hối hả ấy, ta không thể phủ nhận sự tiện lợi của các sản phẩm nhựa sử dụng một lần.
Nhưng bên cạnh mặt ưu điểm đó thì nhược điểm mà nó mang lại cũng rất lớn. Lượng chất thải rắn ngày một tăng lên[1]. Vì thế việc giải quyết và cắt giảm lượng rác thải nhựa ra ngoài môi trường là vô cùng cấp thiết. Lý do lựa chọn đề tài Để góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm rác thải nhựa hiện nay, ngoài việc nâng cao ý thức của con người thì việc cắt giảm và thay thế đồ dùng nhựa bằng những vật liệu hữu cơ thân thiện với môi trường hơn là rất cần thiết.
Ở đề tài lần này, nhóm đi sâu vào đối tượng là những vật dụng hàng ngày đang rất phổ biến ở Việt Nam, đó là chén, dĩa hay hộp bằng nhựa sử dụng cho thức ăn. Mục đích là có thể tạo ra những sản phẩm tương tự nhưng bằng loại vật liệu khác không gây ô nhiễm kể cả khi chúng được thải ra ngoài môi trường. Tổng quan về tình hình nghiên cứu của đề tài Trong nước: - Sản phẩm dĩa, khay đựng thức ăn từ mo cau: Ngày 9-7, tại TP Quy Nhơn (Bình Định) đã diễn ra "Hội nghị kết nối cung cầu hàng hóa giữa tỉnh Bình Định với các tỉnh Vĩnh Long - Hậu Giang - Tây Ninh năm 2020". Tại hội nghị, những người tham gia tỏ ra thích thú, lạ lẫm với sản phẩm khay, dĩa, muỗng, chén,.
bằng được sản xuất bằng mo cau. 1: Sản phẩm khay, dĩa, thìa từ mo cau của Việt Nam Sản phẩm có thể dùng nhiều lần nếu đựng thức ăn khô, thậm chí đựng cả thức ăn nước nhưng sau đó phải rửa sạch, phơi khô. Thế giới: - Sản phẩm từ cám bột mì của công ty Biotrem, Ba Lan Hình 1. 2: Sản phẩm dĩa, thìa từ bột mì 3 Jerzy Wysocki, một người từng theo học ngành kỹ sư, đã tự mày mò nghiên cứu để tận dụng nguyên liệu cám bột mì.
Ông đã dành rất nhiều thời gian, tâm huyết cho vô số lần thử nghiệm từ trộn bột cám cho tới tìm một độ ẩm, áp suất và nhiệt độ phù hợp để sản xuất được những chiếc đĩa từ bột mì đầu tiên. Tới nay, ngoài bát, đĩa, cốc uống cà phê, Startup Biotrem còn sản xuất những mặt hàng theo yêu cầu của khách hàng như thìa, nĩa, dao, khay đựng đồ ăn dùng một lần. Startup Biotrem cho biết, sản phẩm của họ không chỉ đẹp mắt mà còn bền và ổn định, không chứa bất kỳ thành phần hóa chất độc hại nào nên người dùng có thể yên tâm sử dụng tại gia, hay mang theo trong những chuyến picnic, thậm chí là sử dụng trong các nhà hàng. Vì các sản phẩm này làm 100% từ cám bột mì, nên người dùng còn có thể … ăn chúng.
Còn nếu thải ra ngoài môi trường, những chiếc bát, đĩa làm từ cám bột mì sẽ tự phân hủy sau 3 tuần. - Sản phẩm từ lá cây: Leaf Republic – một nhóm kỹ sư từ Đức đã tìm ra cách sản xuất những chiếc đĩa chỉ từ lá 100%. 3: Sản phẩm dĩa ăn từ lá cây 4 Những chiếc đĩa này có khả năng chống nước và thay thế cho đĩa nhựa dùng 1 lần hiện nay. Cấu trúc của đĩa gồm 2 lớp: 1 lớp lá và 1 lớp giấy từ lá, có giá khoảng 50 cent (tương đương với 11.
- Sản phẩm từ mo cau Công ty Bio World của Ấn Độ đã phát triển mẫu sản phẩm dĩa ăn làm từ mo cau với rất nhiều mẫu mã đa dạng Hình 1. 4: Sản phẩm chén, dĩa khay từ mo cau của người Ấn Độ 1. Mục tiêu đề tài Đề tài được thực hiện bởi 2 mục tiêu chính: Thứ nhất, tìm tòi, thử nghiệm được loại vật liệu mới, có sẵn trong tự nhiên hay vật liệu tái chế, là những loại vật liệu không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường, có thời gian phân hủy ngắn. Từ đó chọn ra được vật liệu thích hợp có thể dùng để ép tạo hình thành những cái dĩa, cái chén đáp ứng đủ yêu cầu để sử dụng hằng ngày.
Cụ thể, đề tài lần này nhóm chọn ép thử nghiệm ra sản phẩm là những cái dĩa ăn. Thứ hai, thiết kế, chế tạo và chạy vận hành máy tự động có thể thay con người thực hiện các công đoạn của quá trình ép vật liệu thành dĩa. Phạm vi đề tài Về sản phẩm dĩa ăn, nhóm nghiên cứu và thử nghiệm các loại vật liệu đầu vào có sẵn trong tự nhiên như lá cây, vỏ mía, mo cau. Bên cạnh đó, nhóm cũng tìm hiểu thêm những vật liệu có khả năng tái chế như giấy, bìa cứng, bìa carton.
5 Về sản phẩm máy tự động, nhóm thiết kế, chế tạo và chạy thử nghiệm mô hình máy cỡ nhỏ với năng suất 80 cái/giờ. Phương pháp nghiên cứu - Tìm tòi, tổng hợp tài liệu, đặc tính của các loại vật liệu có sẵn ngoài tự nhiên cũng như vật liệu tái chế. - Thử nghiệm các mẫu thử để đưa ra vật liệu thích hợp. - Nghiên cứu, tham khảo kiến thức từ trường học, internet, sách báo để thiết kế và chế tạo máy tự động.
- Thiết kế, mô phỏng máy tự động trên phần mềm Solidworks. - Chạy code điều khiển bằng phần mềm Arduino. - Vận hành thử, kiểm nghiệm, đánh giá và cải tiến. Nội dung tổng quan Trong báo cáo này, nhóm tổng hợp nội dung thành 5 chương.
Ở chương thứ nhất, nhóm trình bày tính cấp thiết, lý do lựa chọn đề tài, tình hình nghiên cứu của các đề tài liên quan trong và ngoài nước, mục tiêu, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của đề tài. Chương thứ hai là cơ sở lý thuyết, bao gồm lý thuyết về vật liệu và các lý thuyết liên quan đến thiết kế cơ khí của máy. Chương thứ ba trình bày chi tiết các tính toán và thiết kế của máy, cả về cơ khí và điều khiển. Chương bốn tổng hợp các kết quả thực nghiệm, vận hành máy và đưa ra đánh giá tổng quát.
Cuối cùng, chương năm nêu ra kết luận và các kiến nghị, định hướng cũng như cải tiến trong tương lai. 6 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Yêu cầu đặt ra đối với sản phẩm dĩa ăn - Thân thiện với môi trường. - Nguyên liệu đầu vào rẻ, dễ tìm kiếm hoặc là vật liệu tái chế.
- Sản phẩm tạo ra là sản phẩm dùng 1 lần, có khả năng sử dụng cho cả thức ăn khô và nước, cả nóng và lạnh. - Sản phẩm có độ bền nhất định và có thời gian bảo quản lên đến 20 ngày. Định hình kết cấu sản phẩm Qua quá trình tham khảo, tìm hiểu các dự án đã có, nhóm đã định hình được kết cấu sơ bộ của sản phẩm dĩa ăn lần này. - Gồm 2 lớp vậy liệu chính: lớp định hình và lớp bề mặt có tác dụng chống thấm.
• Lớp định hình: vật liệu tái chế dạng tấm có độ cứng và bền dẻo tương đối, có khả năng định hình sau khi bị biến dạng và duy trì biến dạng sau các tác động vật lý, dùng làm lớp đế cho sản phẩm. • Lớp bề mặt: là vật liệu đóng vai trò mấu chốt của dự án, đóng vai trò chống thấm cho dĩa, bảo đảm an toàn vệ sinh cho thức ăn và cũng bào đảm tính thẩm mỹ của sản phẩm. - Kết dính bằng vật liệu được phép dùng trong thực phẩm. Lựa chọn vật liệu Bước đầu nghiên cứu, nhóm đã tìm và thử nghiệm với nhiều mẫu thử vật liệu và các sự kết hợp khác nhau, một vài ví dụ là: - Bã mía, bã đậu, vỏ chuối, vỏ ngô kết dính bằng keo PVA.
- Lá chuối, bìa carton, bột năng. Cuối cùng, sau thời gian dài thử nghiệm và đúc kết kinh nghiệm từ các lần thử trước đó, nhóm đã tìm ra và quyết định sử dụng lá chuối, bìa carton và bột năng là vật 7 liệu cho sản phẩm. Phân tích ưu điểm của nhóm vật liệu lá chuối so với các loại vật liệu khác - Mo cau: đã có vài công ty ở Việt Nam nghiên cứu và sản xuất thành công dĩa ăn bằng mo cau, tuy nhiên đây lại là loại vật liệu không có nhiều trong tự nhiên, số lượng mo cau có thể khai thác rất hạn chế, giá thành sản phẩm vì thế đắt hơn các loại vật liệu khác.