Các nhà khoa học Đức tổng hợp được thứ nhựa vô cùng dẻo dai từ dầu thực vật, tái chế dễ dàng và phù hợp với công nghệ in 3D

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 được đăng tải trên tạp chí Nature, loại nhựa mới có nguồn gốc dầu thực vật thân thiện với môi trường và có thể thay thế được thứ nhựa được làm từ nhiên liệu hóa thạch ta vẫn đang sử dụng.

Các nhà nghiên cứu dùng nhựa mới để in 3D chiếc ốp điện thoại này đây.

Hầu hết các quy trình tái chế ngày nay đều dựa trên dây chuyền cơ khí. Rác nhựa sẽ được cắt vụn và xử lý để tạo 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.

Một trong những chướng ngại vật ngăn quy trình tái chế hóa học trở nên đại trà cũng chính là điểm mạnh của nhựa: chúng quá dẻo dai và chắc chắn. Cấu trúc polyethylene, loại nhựa dẻo phổ biến nhất, sẽ phân rã ở mức nhiệt 600 độ C. Chưa hết, quá trình tái chế polyethylene bằng chất hóa học không đạt hiệu quả lớn.

“Khả năng ổn định của các chuỗi hydrocarbon là vấn đề nan giải”, 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. “Để có thể thực sự phân rã chúng thành những phân tử nhựa, ta cần nhiệt độ lớn và tốn rất nhiều năng lượng, kết quả cũng không được như mong muốn”.

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 120 độ C, nhựa sẽ lập tức phân rã. Nếu không có chất xúc tác, quá trình tái chế cũng chỉ cần mức nhiệt 150 độ C 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.

Trong nghiên cứu mới, các nhà hóa học 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.

Loại nhựa mới có sức bền ngang ngửa nhựa polyethylene đậm đặc, hơn nữa chúng lại là vật liệu rất phù hợp với công nghệ in 3D hơn cả polyethylene. Sau khi tái chế, nhựa gốc dầu thực vật vẫn còn giữ nguyên các đặc tính của mình.

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 cạnh tranh được với polyethylene ở thời điểm hiện tại là không tưởng về mặt kinh tế.

Hiện tại, giáo sư Mecking và các cộng sự đang đào sâu nghiên cứu về tính khả thi của loại nhựa mới trong in 3D. Ông có nói thêm về việc tiếp tục phát triển loại nhựa mới và tìm cách tăng quy mô sản xuất chúng.

Theo Academic Times