Thế giới đang đứng trước cuộc cách mạng xanh, trong đó để thay đổi thói quen sử dụng đồ nhựa gây hại đến môi trường của người tiêu dùng thì các nhà khoa học đã ngày đêm nghiên cứu ra nhiều loại vật liệu mới để sản xuất nhựa phục vụ cho nhu cầu của con người trong tương lai.
Các chuyên gia hóa học người Đức vừa phát triển thành công một loại vật liệu thay thế được nhựa dẻo polyethylene. Bằng việc tái cấu trúc lại cách các phân tử nhựa kết hợp với nhau, nhóm nghiên cứu có được loại nhựa hiệu quả gấp 10 lần sản phẩm cũ và 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.
Hiện nay, các quy trình tái chế nhựa hầu hết đều dựa trên dây chuyền cơ khí. Rác thải nhựa sẽ được cắt nhỏ và chế biến thành vật liệu nhựa mới. Cơ chế tái chế bằng hóa học sẽ cần tới nhiệt độ cao hoặc những chất bẻ gãy được chuỗi phân tử nhựa.
Polyethylene là loại nhựa phổ biến, cấu trúc của nó sẽ phân rã ở nhiệt độ 600oC.Tuy nhiên, quá trình tái chế polyethylene bằng chất hóa học không đạt hiệu quả tốt.
“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” - Stefan Mecking, tác giả chính của nghiên cứu mới và cũng là người đứng đầu mảng khoa học vật chất tại Đại học Konstanz (Đức) cho hay.
Các nhà nghiên cứu dùng nhựa làm từ dầu thực vật để in 3D chiếc vỏ điện thoại (Ảnh: VietQ.vn)
Loại nhựa mới do ông Mecking và cộng sự tạo ra mang những liên kết hóa học dễ bị bẻ gãy hơn, do đó quá trình tái chế hóa học hiệu quả hơn nhiều. Nhúng loại nhựa mới vào ethanol hoặc methanol, thêm chất xúc tác và đặt vào môi trường có nhiệt độ 120oC, nhựa sẽ lập tức phân rã. Nếu không có chất xúc tác, quá trình tái chế cũng chỉ cần mức nhiệt 150oC là vận hành trôi chảy.
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.
Các nhà hóa học cũng phát hiện ra rằng quá trình tái chế vận hành tốt khi nhựa chứa màu nhuộm hay những phụ phẩm như sợi carbon, những thứ vốn làm khó quá trình tái chế cơ khí. Họ chọn dầu thực vật để làm nhựa là do những chuỗi phân tử rất dài có trong dầu, chúng cũng là vật liệu thân thiện hơn so với dầu thô vốn dùng trong sản xuất nhựa hàng loạt.
"Không chỉ có độ bền tương đương với polyethylene đậm đặc, loại nhựa gốc dầu thực vật này còn thích hợp cho in 3D hơn cả polyethylene. Ưu điểm của loại nhựa mới này là sau khi tái chế vẫn giữ nguyên được các đặc tính của nó. Tuy nhiên, với giá thành cao nên để đại hóa chúng ở thời điểm hiện tại là không thể ."- Stefan Mecking cho biết.
Hiện tại, Giáo sư Mecking và các đồng nghiệp của ông đang nghiên cứu tính khả thi của chất dẻo mới trong in 3D. Thời gian tới ông tiếp tục phát triển các loại nhựa mới và mở rộng quy mô sản xuất.
Hương Linh t/h
