Vì sao màng bọc cellulose từng thống trị bao bì rồi bị nhựa rẻ hơn đánh bật?

Một vết rượu đổ lên khăn trải bàn đã gợi cho kỹ sư dệt người Thụy Sĩ Jacques Brandenberger ý tưởng về một lớp màng phủ có thể ngăn chất lỏng thấm vào vải. Thứ ban đầu quá cứng để dùng cho quần áo sau đó trở thành cellophane, loại màng trong suốt từng xuất hiện khắp căn bếp, bao thuốc lá và nhiều sản phẩm tiêu dùng. Câu hỏi là: vì sao một vật liệu làm từ cellulose lại từng thống trị bao bì, rồi gần như bị thay thế? [1]

Câu trả lời nằm ở hai ưu điểm đối nghịch. Cellophane giải quyết tốt những nhu cầu mà bao bì lúc đó đang thiếu: nhìn xuyên được, chống dầu mỡ và hỗ trợ bảo vệ thực phẩm. Nhưng khi các màng nhựa dầu mỏ đạt hiệu quả tương tự với chi phí và năng lượng sản xuất thấp hơn, chính ngành bao bì đã chuyển sang lựa chọn thuận tiện hơn về kinh tế. [1]

Từ khăn trải bàn đến lớp màng trong suốt

Năm 1908, Brandenberger bắt đầu từ một vấn đề rất đời thường: rượu làm bẩn khăn trải bàn. Ông thử tạo ra loại vải không thấm nước bằng cellulose ở dạng lỏng, thường được gọi là viscose. Kết quả không phù hợp với mục đích ban đầu vì lớp vật liệu bám trên vải quá cứng, nhưng nó lại tạo thành một màng mỏng có tiềm năng sử dụng riêng. [1]

Điểm quan trọng ở đây là thất bại của một ứng dụng đã mở ra ứng dụng khác. Thay vì cố biến lớp màng thành vải mềm, các nhà sản xuất có thể dùng nó như một lớp bao bên ngoài. Cellulose, thành phần có trong gỗ và sợi bông, được đưa qua một quy trình hóa học để chuyển thành viscose, rồi tái tạo thành màng cellulose trong bể axit. Nói đơn giản, cellulose được hòa tan để tạo hình, sau đó được tái tạo thành màng rắn. [1]

Vì sao cellophane nhanh chóng được chuộng?

Ban đầu, quy trình tạo cellophane đòi hỏi nhiều công đoạn: cellulose được xử lý trong môi trường kiềm và carbon disulfide để tạo viscose, sau đó được đưa trở lại trạng thái cellulose. Khi máy móc cho phép sản xuất hàng loạt, màng này không còn chỉ dành cho một số hàng hóa đắt tiền. Nó bước vào đời sống thường ngày với tốc độ nhanh hơn nhiều so với giai đoạn thử nghiệm thủ công. [1]

Cellophane có một tổ hợp đặc tính phù hợp với bao bì thực phẩm. Nó chống ẩm ở mức hữu ích, cản dầu mỡ và có khả năng chống vi khuẩn theo mô tả của Science History Institute. Độ trong suốt cũng giúp người mua nhìn thấy món hàng bên trong thay vì phải mở bao. Vì vậy, vật liệu này được dùng cho thực phẩm, thuốc lá và cả băng keo Scotch. [1]

Đến thập niên 1960, DuPont cùng các nhà sản xuất khác bán hơn 440 triệu pound cellophane mỗi năm. Con số này cho thấy đây không phải một sản phẩm ngách, mà đã trở thành một hạ tầng quen thuộc của thị trường bao bì. Một món hàng được bọc bằng màng trong suốt đồng thời dễ quan sát, tương đối sạch và ít bị dầu mỡ làm hỏng lớp bọc. [1]

DuPont đã sửa điểm yếu lớn nhất ra sao?

Cellophane nguyên bản có một nhược điểm quan trọng: khả năng chống ẩm chưa đủ tốt cho mọi mục đích. Năm 1924, Brandenberger bán quyền sản xuất tại Hoa Kỳ cho DuPont. Tại đây, William Hale Charch cải tiến công thức để màng có thể chống ẩm hoàn toàn, giúp cellophane phù hợp với nhiều loại hàng hóa cần được bảo vệ khỏi hơi nước. [1]

Bước cải tiến này cho thấy thành công của vật liệu không chỉ phụ thuộc vào thành phần ban đầu. Một ý tưởng có thể tồn tại trong phòng thí nghiệm nhưng chỉ trở thành sản phẩm đại chúng khi giải quyết được vấn đề sử dụng cụ thể. Với cellophane, vấn đề ấy là làm sao giữ được độ trong và khả năng tạo lớp bọc, đồng thời không để hơi ẩm nhanh chóng làm giảm giá trị của món hàng. [1]

Có thể hình dung sự khác biệt bằng một ví dụ: một lớp màng trong suốt có thể rất đẹp khi bọc bánh, nhưng nếu hơi ẩm dễ dàng đi qua thì nó không bảo vệ được kết cấu và độ ổn định của sản phẩm. Lớp xử lý chống ẩm khiến cellophane từ một màng cellulose có tiềm năng trở thành vật liệu bao bì có tính thương mại rõ rệt. Đây là ví dụ minh họa cho cơ chế sử dụng, không phải phép thử lịch sử cụ thể.

Vì sao nhựa dầu mỏ đánh bật vật liệu cũ?

Cellophane không biến mất vì đột nhiên kém hữu dụng. Nó bị cạnh tranh bởi những màng nhựa có thể thực hiện nhiều chức năng tương tự với chi phí thuận lợi hơn. Polyethylene được dùng để đóng gói bánh nướng, polyvinyl chloride cho bao bì thịt, còn polypropylene định hướng được dùng cho bao thuốc lá. Tên gọi “cellophane” thậm chí được dùng rộng rãi cho cả những sản phẩm mô phỏng nó. [1]

Khác biệt quyết định nằm ở sản xuất. Theo bài viết của Science History Institute, các vật liệu cạnh tranh cần khoảng một nửa năng lượng so với cellophane trong quá trình chế tạo. Khi khủng hoảng năng lượng diễn ra vào cuối thập niên 1970, lợi thế kinh tế của màng nhựa trở nên rõ hơn. Doanh số cellophane sụt giảm, các nhà máy lần lượt đóng cửa, và hoạt động sản xuất chậm lại gần như hoàn toàn trong thập niên 1980. [1]

Đây là một bước ngoặt về lựa chọn công nghiệp, không chỉ là thay đổi sở thích của người tiêu dùng. Nếu hai vật liệu cùng đáp ứng được yêu cầu nhìn xuyên, bọc kín và bảo vệ hàng hóa, vật liệu tiêu tốn ít năng lượng hơn trong sản xuất sẽ có ưu thế lớn khi được dùng ở quy mô hàng triệu sản phẩm. Giá rẻ khiến nhựa thay thế cellophane trước khi những hệ quả môi trường dài hạn trở thành mối quan tâm phổ biến. [1]

Vì sao cellophane được nhìn nhận lại?

Sự trở lại của cellophane gắn với một đặc tính từng không được xem là lợi thế kinh tế hàng đầu: khả năng phân hủy sinh học. Khi rác nhựa tích tụ lâu trong bãi chôn lấp, vật liệu có nguồn gốc cellulose trở nên đáng chú ý vì có thể phân hủy sau khi bị thải bỏ. Bài viết cho biết cellophane không phủ có thể phân hủy trong khoảng 30 ngày, còn loại có lớp phủ chứa chất hóa dẻo trong khoảng 120 ngày. [1]

Các khoảng thời gian này nên được hiểu là thông tin gắn với mô tả của bài viết, không phải lời bảo đảm rằng mọi sản phẩm mang tên cellophane sẽ biến mất trong cùng một thời gian ở mọi điều kiện. Lớp phủ, môi trường và cách xử lý sau sử dụng đều có thể quyết định vật liệu phân hủy như thế nào. Dù vậy, nguyên tắc cốt lõi vẫn rõ: một màng có nền cellulose mang lại hướng tiếp cận khác với loại nhựa có thể tồn tại rất lâu sau thời gian sử dụng ngắn. [1]

Lịch sử của cellophane vì thế không đơn giản là câu chuyện về vật liệu cũ bị vật liệu mới đánh bại. Nó cho thấy một sản phẩm có thể bị loại khỏi thị trường vì giá thành, rồi được đánh giá lại khi tiêu chí xã hội thay đổi. Trong thế kỷ trước, câu hỏi chính là bao bì nào sản xuất rẻ và đủ bền. Ngày nay, thời gian tồn tại sau khi bị vứt bỏ cũng trở thành một phần của bài toán. [1]