Từ “Recycling” tới “Upcycling” – một cách xử lý nhựa thông minh hơn

Nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu tại Đại học RMIT ở Melbourne, Australia có thể tạo ra các sản phẩm có giá trị cao từ nhựa - ống nano cacbon và nhiên liệu lỏng sạch – đổng thời xử lý rác thải nông nghiệp và hữu cơ.

Trên thế giới chỉ có khoảng 20% nhựa phế thải được tái chế. Việc thúc đẩy các con số đó vẫn còn là một thách thức vì tái chế nhựa sao cho sạch thường có chi phí tốn kém và  tạo ra các sản phẩm có giá trị thấp hơn ban đầu. Từ trước tới nay, chúng ta đều đã được nghe rất nhiều tới “Recycling” nghĩa là tái chế một cái gì đó cũ để tái sử dụng nó. Nhưng hiện nay có thêm một phương pháp “Upcycling” có nghĩa là biến những vật liệu bỏ đi hay những sản phẩm đã qua sử dụng thành những vật liệu hay sản phẩm mới có chất lượng tốt hơn, đem lại giá trị tốt hơn cho môi trường.

Nhóm nghiên cứu đã tiết lộ quy trình hai bước gồm chuyển rác thải hữu cơ thành dạng than củi giàu cacbon và có giá trị cao, sau đó sử dụng chất này làm chất xúc tác để “upcyle” (tái chế nâng cao) nhựa. Trưởng nhóm nghiên cứ, PGS. Kalpit Shah, Phó Giám đốc Trung tâm Đào tạo ARC về Chuyển đổi Nguồn lực Biosolids của Úc tại RMIT cho biết việc tái chế hai dòng chất thải khổng lồ thông qua một cách tiếp cận nền kinh tế tuần hoàn có thể mang lại những lợi ích đáng kể về tài chính và môi trường.
Phó Giáo sư Shah chia sẻ: “Phương pháp của này đảm bảo vệ sinh, chi phí hợp lý và có thể dễ dàng mở rộng quy mô. Đó là một giải pháp thông minh để có thể tái chế cả rác thải nhựa và rác hữu cơ đã qua sử dụng – cho dù là hàng tấn sinh khối từ nông trại hay rác thải thực phẩm cho tới cả rác thải sinh hoạt. Chúng tôi hy vọng công nghệ này có thể được sử dụng rộng rãi trong tương lai bởi các hội đồng địa phương và chính quyền thành phố để giúp biến các chất thải này thành các nguồn doanh thu thực sự.”

Vật liệu nano giá trị cao

Phương pháp tái chế nhựa mới này cung cấp một giải pháp thay thế bền vững cho việc sản xuất ống nano cacbon (CNTs). Các cấu trúc hình trụ, rỗng này có các đặc tính điện tử và cơ học đặc biệt, với các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực bao gồm dự trự hydro, vật liệu composite, điện tử, pin nhiên liệu và công nghệ y sinh. Nhu cầu sử dụng các ống nano cacbon ngày càng tăng, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và quốc phòng, nơi chúng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế các bộ phận nhẹ. Thị trường toàn cầu cho CNTs được dự đoán sẽ đạt 5,8 tỷ USD vào năm 2027.

Biến cũ thành mới

Phương pháp mới bắt đầu với việc biến chất thải nông nghiệp hoặc chất thải hữu cơ thành than sinh học - một dạng than củi giàu carbon thường được sử dụng để cải thiện sức khỏe của đất. Than sinh học được sử dụng để loại bỏ các chất độc hại gây ô nhiễm, chẳng hạn như PAH (Hydrocacbon thơm đa vòng), khi chất thải nhựa được phân hủy thành các thành phần của khí và dầu. Quá trình này loại bỏ những chất gây ô nhiễm đó và chuyển đổi nhựa thành nhiên liệu lỏng chất lượng cao.

Đồng thời, cacbon trong nhựa được chuyển hóa thành các ống nano cacbon, phủ lên than sinh học. Các ống nano này có thể được tẩy tế bào chết để sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau hoặc than sinh học tăng cường nano có thể được sử dụng trực tiếp để xử lý môi trường và thúc đẩy đất nông nghiệp. Đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng than sinh học giá rẻ và phổ biến rộng rãi làm chất xúc tác để sản xuất nhiên liệu không gây ô nhiễm và vật liệu nano cacbon từ nhựa. “Chúng tôi tập trung vào polyprothylene vì nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đóng gói. Mặc dù chúng tôi cần nghiên cứu thêm để kiểm tra các loại nhựa khác nhau, vì chất lượng của nhiên liệu được sản xuất sẽ khác nhau, nhưng phương pháp chúng tôi đã phát triển thường phù hợp để tái chế bất kỳ polyme (thành phần cơ bản cho tất cả các loại nhựa) nào.”

Lò phản ứng siêu hiệu quả

Nghiên cứu thử nghiệm được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm cũng có thể được nhân rộng trong một loại lò phản ứng siêu hiệu quả mới đã được RMIT phát triển và cấp bằng sáng chế. Lò phản ứng dựa trên công nghệ tầng sôi và cung cấp sự cải tiến đáng kể về truyền nhiệt và khối lượng, để giảm tổng vốn và chi phí vận hành. Các bước tiếp theo của nghiên cứu nâng cấp sẽ liên quan đến việc lập mô hình máy tính chi tiết để tối ưu hóa phương pháp luận, sau đó là các thử nghiệm thí điểm trong lò phản ứng. Nhóm nghiên cứu từ Đại học RMIT mong muốn sẽ hợp tác với các ngành công nghiệp nhựa và chất thải để tiếp tục nghiên cứu và điều tra các ứng dụng tiềm năng khác của phương pháp “upcycling” này.

Nguồn: ScienceDaily