Sản xuất và tiêu thụ nhựa toàn cầu bùng nổ theo nghĩa đen trong những thập kỷ gần đây, đồng thời cũng gây ô nhiễm môi trường nặng nề vì chất thải nhựa tràn ngập mọi nơi và tồn tại dai dẳng trong những bãi rác chôn lấp khổng lồ.

 

Sản xuất nhựa thế giới đến thời điểm này đạt mức kỷ lục gần 360 triệu tấn.

Nghiên cứu sinh Tiến sĩ Timmy Thiounn và trợ lý Giáo cư Rhett Smith, thuộc Khoa Hóa và là thành viên Trung tâm Công nghệ Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu Quang học, Đại học Clemson, Clemson, South Carolina, Mỹ nhận định: “Hậu quả của rác thải nhựa và ô nhiễm môi trường đã trở thành là những vấn đề nặng nề của xã hội, sinh thái và kinh tế, đòi hỏi phải hành động ngay lập tức và quyết liệt”.

Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí Khoa học Polyme, cả hai đã phân tích những nghiên cứu lý thuyết hiện đại, đang được tiến hành nhằm phát triển các phương pháp mới, tái chế một số loại nhựa sản xuất nhiều nhất trên thế giới.

Tái chế nhựa phế thải

Hầu hết rác thải nhựa bị đổ ra các bãi chôn lấp, nhưng số lượng lớn rác nhựa thông dụng bị xả thải vào sông hồ và đại dương. Đó cũng không phải là nguyên nhân duy nhất khiến việc tái chế nhựa phế thải trở thành vô cùng quan trọng.

Thiounn và Smith phân tích, “Ngoài những tác động sinh thái của hoạt động xả thải nhựa, tồn tại những vấn đề rất lớn về kinh tế và địa chính trị trong sự phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn cung xăng dầu / khí tự nhiên đang dần cạn kiệt trong khi dân số ngày càng tăng.

Trong hai thập kỷ qua, những nỗ lực tái chế phế thải nhựa trên thế giới đã tăng lên nhưng những thách thức liên quan đến việc chuyển phế thải nhựa thành nguyên liệu cho những sản phẩm mới, thân thiện môi trường vẫn vô cùng nghiêm trọng, lượng nhựa tái chế trên toàn cầu thấp một cách đáng xấu hổ: chưa đến 10% chất thải nhựa được tái chế.

Các nhà nghiên cứu cho biết, cứ mỗi tấn nhựa phế thải được tái chế, thế giới tiết kiệm được 7 thùng dầu. Điều đó cho thấy, lượng nhiên liệu thu được thực sự là khổng lồ nếu như chúng ta có thể hiện thực hóa được một chiến lược tái chế nhựa hiệu quả.

Quy trình tái chế hiện nay

Hình thức tái chế đơn giản nhất là thường được sử dụng là đốt cháy polymer để thu hồi năng lượng. Trong quá trình này, polymer bị đốt cháy và thu được nhiệt năng. Nhưng phương thức này rất không kinh tế và giải phóng khí độc hại cùng các loại độc chất hậu tái chế vào môi trường.

Quy trình tái chế tốt nhất hiện nay là tái chế cơ học phế thải nhựa; ví dụ như lấy lốp xe đã thải loại loại nghiền vụn và sử dụng làm phụ gia trong sàn cao su hoặc ghế công viên.

Do có rất nhiều loại nhựa khác nhau, có những tính chất lý hóa khác nhau, hiệu quả chung cao nhất trong vấn đề tái chế phế thải nhựa được bắt đầu bằng quá trình phân loại và tiền xử lý chất thải nhựa.

Đây là cơ sở căn bản của chu trình tái chế nhựa khép kín: rác thải nhựa không bị nhiễm bẩn sẽ được chuyển trực tiếp thành sản phẩm mới, lý tưởng nhất là không phải phá hủy các tính chất lý hóa của nhựa. Nhưng đây là tình huống lý tưởng, không phải có thể làm với quy mô lớn.

Tái chế bằng phương thức hóa học để phế thải thành nguyên liệu thô

Hai nhà khoa học Thiounn và Smith cho biết: “hiện đang có sự chênh lệch vô cùng lớn giữa lượng rác thải nhựa và lượng nhựa phế thải được tái chế”.

Vấn đề bức thiết hiện nay là chúng ta phải chuyển sang những quy trình tái chế mới, có thể sử dụng đồng thời với những quy trình hiện tại nhằm giảm bớt những thách thức, liên quan đến lượng phế thải nhựa khổng lồ bị xả ra môi trường.

 

Một giải pháp chiến lược, thay thế cho những quy trình cơ học là tái chế hóa học chất thải nhựa. Trong giải pháp này, những quy trình hóa học sẽ phân hủy polymer thành các sản phẩm có giá trị cao hơn, làm nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu và các polymer.

Các cơ sở quy mô thí điểm sử dụng phương thức khí hóa nhiệt đã đạt được những tiến bộ lớn trong việc tái chế những rác thải đô thị toàn phổ bao gồm cả nhựa, dệt, thực phẩm và nhiều thành phần chất thải khác.

Chất thải bị nhiệt phá hủy, sau đó, luồng hơi nước và oxy được bơm vào, tạo điều kiện cho việc chuyển đổi các thành phần chất thải bị phá hủy, dưới nhiệt độ cao thành trở thành hỗn hợp khí tổng hợp.

Từ đây, khí tổng hợp thô được gửi đến buồng làm sạch, điều hòa nhiệt phân tách các loại khí gas, đáp ứng yêu cầu sử dụng trong những ngành công nghiệp khác nhau. Mặc dù quy trình phức tạp, nhưng phương thức hoạt động hiệu quả và mang lại lợi ích cụ thể.

Phát triển nghiên cứu về chất xúc tác

Theo các nhà nghiên cứu, để có được sản lượng cao với những sản phẩm mong muốn như monome, khí, dầu và chất rắn, cần sử dụng dung môi được điều chỉnh thông minh, điều chỉnh đúng nhiệt độ của từng giai đoạn, thời gian nhiệt hóa và phế liệu đầu vào.

Hiện nay, các nhà khoa học tập trung nỗ lực phát triển các chất xúc tác, tăng cường hiệu quả tổng thể của quy trình, giảm nhiệt độ cần thiết nhằm giảm tiêu hao năng lượng các quá trình tái chế.

Các nhà khoa học Thiounn và Smith nhấn mạnh: “Quy trình nhiệt hóa tái chế chất thải nhựa hiện nay hứa hẹn sẽ trở thành một trong những quy trình then chốt, giúp giảm khối lượng chất thải trong những bãi rác chôn lấp và chống ô nhiễm môi trường tương lai hiệu quả.