Bài viết

Phương pháp đặc biệt biến rác nhựa sinh học thành phân bón

Các nhà khoa học tại Nhật Bản vừa phát triển thành công phương pháp giúp chuyển nhựa sinh học thành phân bón, góp phần thúc đẩy việc tái sử dụng rác thải nhựa trong tương lai.

Các loại rác nhựa sinh học sử dụng một lần đang gây ô nhiễm tại nhiều nơi trên thế giới. Số liệu thống kê cho thấy, hiện mới chỉ có 14% rác nhựa thực sự được tái chế. Nhiều chuyên gia cho rằng, một trong những giải pháp nhằm hạn chế ô nhiễm từ nhựa là tái chế chúng để sử dụng lại nhiều lần.

Trước thực trạng này, nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học tại Nhật Bản đã phát triển phương pháp chuyển nhựa sinh học thành phân bón. Nhưng họ nói rằng, phát hiện của họ thậm chí còn có ý nghĩa rộng lớn hơn đối với việc tái sử dụng rác nhựa trong tương lai. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí chuyên ngành Green Chemistry, tập trung vào nhựa poly (isosorbide carbonate – PIC) có nguồn gốc sinh học.

“Chúng tôi rất lạc quan và tin rằng công trình của chúng tôi là cột mốc quan trọng đối với việc phát triển các vật liệu polyme bền vững và có thể tái chế trong tương lai gần. Điều này đồng nghĩa với kỷ nguyên của ‘bánh mì làm từ nhựa” cũng sắp đến gần”, Daisuke Aoki, tác giả chính của nghiên cứu cho hay.

Theo các nhà khoa học, chất dẻo sinh học là chất dẻo được làm từ sinh khối đã được đề xuất như một chất thay thế bền vững hơn cho chất dẻo từ dầu mỏ. Đặc biệt, PIC được làm từ một monome (đơn vị cấu tạo nên đa phân tử) gọi là isosorbide (ISB), một sản phẩm phụ không độc của glucose. ISB có thể được biến thành phân bón thông qua một quá trình gọi là ammonolysis (trong quá trình này, amoniac được sử dụng để tách carbon kết nối các monome ISB. Điều này tạo ra urê, là một chất giàu nitơ làm ra một loại phân bón phổ biến).


Quy trình tái chế rác nhựa sinh học của các nhà khoa học Nhật Bản.

Trong quá trình thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã tìm cách hoàn thành phản ứng bằng cách sử dụng càng ít năng lượng và dung môi hữu cơ càng tốt. Đầu tiên, họ thử phản ứng trong nước 30 độ C ở áp suất khí quyển. Họ đã có thể tạo ra urê, nhưng phản ứng không hoàn thành trong vòng 24 giờ và PIC chưa bị phân hủy hoàn toàn. Tuy nhiên sau đó họ phát hiện ra rằng việc tăng nhiệt độ nước lên mức 90 độ C dẫn đến phản ứng hoàn toàn trong vòng sáu giờ đồng hồ.

“Phản ứng xảy ra mà không cần đến bất kỳ chất xúc tác nào, chứng tỏ quá trình phân giải PIC có thể dễ dàng thực hiện bằng cách sử dụng amoniac trong nước và đun nóng ở nhiệt độ cao hơn. Do đó, quá trình này vận hành đơn giản và thân thiện với môi trường nhìn từ quan điểm tái chế hóa chất”, ông Daisuke Aoki cho biết thêm.

Liên quan tới việc phát triển phương pháp nhằm biến nhựa thành phân bón, trước đó, công ty khởi nghiệp Neptune Plastic cũng phát triển loại nhựa từ vật liệu cấp thực phẩm (an toàn cho người tiêu dùng) có thể ủ trong vườn nhà. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn còn một số tranh luận xung quanh việc liệu nhựa sinh học có thực sự là giải pháp thân thiện với môi trường cho cuộc khủng hoảng ô nhiễm rác nhựa hay không.

Bởi có một điều chắc chắn rằng không phải lúc nào chúng cũng phân hủy sinh học nhanh như trên các quảng cáo. Một báo cáo của Liên Hợp Quốc mới đây đưa ra kết luận rằng, rác nhựa phân hủy rất chậm trong đại dương trước khi chúng có thể trở thành một giải pháp thay thế có ý nghĩa.

Các giải pháp tái chế tuần hoàn như cách mà nhóm của giáo sư Daisuke Aoki đang đề xuất sẽ giải quyết được vấn đề này. Tuy nhiên, đâu đó vẫn còn những lo ngại rằng việc phát triển sinh khối cho nhựa sinh học có thể góp phần gây ra các cuộc khủng hoảng về khí hậu và đa dạng sinh học bằng cách chiếm diện tích đất có giá trị có thể được sử dụng để lưu trữ carbon hoặc môi trường sống.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/phuong-phap-dac-biet-bien-rac-nhua-sinh-hoc-thanh-phan-bon-d193951.html

Chế tạo thành công loại nhựa an toàn được làm từ dầu thực vật

Theo các nhà khoa học, loại nhựa mới này có khả năng tái chế, tái sử dụng nhiều lần hơn so với các loại nhựa thông thường khác, đặc biệt khá an toàn.

Các chuyên gia hóa học người Đức mới đây vừa phát triển thành công một loại vật liệu có thể thay thế được nhựa dẻo polyethulene. Bằng việc tái cấu trúc lại cách các phân tử nhựa kết hợp với nhau, nhóm nghiên cứu có được loại nhựa đem đến hiệu quả gấp 10 lần các sản phẩm cũ và chúng có thể tái chế dễ dàng hơn bằng phương pháp hóa học. Trong báo cáo khoa học mới đây được đăng tải trên tạp chí Nature, loại nhựa mới này có nguồn gốc từ dầu thực vật, chúng thân thiện với môi trường và có thể thay thế được chất liệu nhựa chúng ta vẫn đang sử dụng.

Hầu hết các quy trình tái chế ngày nay đều dựa trên dây chuyền cơ khí. Rác thải nhựa sẽ được cắt nhỏ và chế biến thành vật liệu nhựa mới. Tái chế hóa chất đòi hỏi nhiệt độ cao hoặc các chất phá vỡ chuỗi phân tử nhựa. Độ bền của nhựa cũng là một trong những trở ngại ngăn cản quá trình tái chế hóa học: chúng quá dẻo và chắc chắn. Polyethylene là loại nhựa phổ biến nhất, cấu trúc của nó sẽ bị phân rã ở nhiệt độ 600 độ C. Chưa hết, quá trình tái chế polyethylene bằng chất hóa học không đạt hiệu quả tốt.


Vỏ điện thoại nhựa làm từ dầu thực vật, in 3D do nhóm khoa học trường Đại học Konstanz.

Stegan Mecking, tác giả chính của nghiên cứu và cũng là người đứng đầu mảng khoa học vật chất tại Đại học Konstanz (Đức) cho biết: “Khả năng ổn định của các chuỗi hydrocarbon là vấn đề rất nan giải. Để có thể thực sự phân rã chúng thành những phân tử nhựa, ta cần một nhiệt độ đủ lớn, điều này tốn rất nhiều năng lượng. Kết quả thu lại cũng không được như những gì ta mong muốn”.

Được biết, loại nhựa mới do ông Mecking và cộng sự tạo ra mang những liên kết hóa học dễ bị phân rã hơn, do đó quá trình tái chế hóa học cũng sẽ hiệu quả hơn rất nhiều. Nhúng loại nhựa mới vào ethanol hoặc methanol, thêm chất xúc tác và đặt vào trong mội trường ở nhiệt độ 120 độ C, nhựa sẽ ngay lập tức phân rã. Nếu không có chất xúc tác, quá trình tái chế cũng chỉ cần mức nhiệt 150 độ C là đã có thể đem đến kết quả tốt.

Sau khi có được sản phẩm sau tái chế, các nhà nghiên cứu làm nguội và tái tinh thể hóa thứ nhựa đã tan chảy rồi tiến hành lọc. Khi thử nghiệm với nhựa polycarbonate, nhóm nghiên cứu thu về được tới 96% lượng vật liệu tạo nên thứ nhựa tổng hợp. Trong nghiên cứu mới này, các nhà hóa học phát hiện ra rằng khi nhựa có chứa màu nhuộm hoặc các sản phẩm phụ (như sợi carbon) khiến việc tái chế cơ khí trở nên khó khăn. Họ chọn dầu thực vật làm nhựa vì trong dầu thực vật có một chuỗi phân tử dài, so với dầu thô được sử dụng trong sản xuất nhựa hàng loạt, dầu thực vật thân thiện với môi trường hơn.

Loại nhựa mới có độ bền tương đương với polyethylene đậm đặc và thích hợp cho in 3D hơn cả polyethylene. Sau khi tái chế, nhựa gốc dầu thực vật vẫn giữ được các đặc tính của nó. Trở ngại duy nhất ngăn việc đại chúng hóa thứ vật liệu mới là giá thành quá cao. Ethylene là “viên gạch nền móng rẻ nhất được dùng để xây nên ngành công nghiệp hóa học”, vậy nên việc có thể cạnh tranh được với nhựa polyethylene ở thời điểm hiện tại là không thể.

Hiện tại, Giáo sư Mecking và các đồng nghiệp của ông đang nghiên cứu tính khả thi của chất dẻo mới trong in 3D. Ông nói thêm về việc tiếp tục phát triển các loại nhựa mới và mở rộng quy mô sản xuất.

Bảo Linh
http://vietq.vn/che-tao-thanh-cong-loai-nhua-an-toan-duoc-lam-tu-dau-thuc-vat-d183984.html