Tìm ra cách biến 95% nhựa thành xăng tại nhiệt độ phòng, có phải cơn ác mộng rác thải nhựa đã có lời giải?

Nhóm nghiên cứu quốc tế gồm các nhà khoa học từ Mỹ và Trung Quốc vừa công bố một phương pháp đột phá có thể thay đổi hoàn toàn cách thế giới xử lý rác thải nhựa. Họ tuyên bố đã phát triển thành công quy trình một bước chuyển đổi nhựa thải hỗn hợp thành xăng tại nhiệt độ phòng và áp suất thường, đạt hiệu suất hơn 95%. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science uy tín vào ngày 14 tháng 8, hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới trong việc xử lý khủng hoảng rác thải nhựa toàn cầu.

Đội nghiên cứu bao gồm các chuyên gia từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương được tài trợ bởi Bộ Năng lượng Mỹ, Đại học Columbia, Đại học Công nghệ Munich và Đại học Sư phạm Đông Trung Quốc. Theo các nhà nghiên cứu, phương pháp này yêu cầu ít năng lượng, ít thiết bị và ít bước xử lý hơn so với các quy trình chuyển đổi nhựa thành nhiên liệu thông thường, khiến nó có khả năng mở rộng quy mô công nghiệp.

Điều khiến phát minh này trở nên đặc biệt quan trọng chính là khả năng xử lý các loại nhựa khó phân hủy, đặc biệt là PVC. Nhựa PVC chiếm khoảng 10% tổng sản lượng nhựa toàn cầu và được sản xuất từ vinyl chloride, một chất khí không màu được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ phân loại là chất gây ung thư. Vấn đề lớn với PVC là các phương pháp xử lý truyền thống, bao gồm cả đốt, đều yêu cầu phải tách chlorine trước khi xử lý để tránh giải phóng các hợp chất độc hại.

Quy trình mới này hoạt động bằng cách kết hợp rác thải nhựa với isoalkane nhẹ, một loại hydrocarbon có sẵn như sản phẩm phụ từ các quy trình lọc dầu. Kết quả là tạo ra hydrocarbon "có thể biến thành xăng", chủ yếu là các phân tử có 6 đến 12 carbon, đây chính là thành phần chính của xăng. Đồng thời, quá trình này cũng thu hồi axit hydrochloric có thể được trung hòa an toàn và tái sử dụng làm nguyên liệu thô trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại.

Những con số hiệu suất mà nhóm nghiên cứu đưa ra thực sự ấn tượng. Tại nhiệt độ 30 độ C, quy trình đạt được hiệu suất chuyển đổi 95% đối với ống PVC mềm và 99% đối với ống PVC cứng cũng như dây điện PVC.

Khi thử nghiệm với hỗn hợp vật liệu PVC cùng với rác thải polyolefin, phương pháp này đạt hiệu suất chuyển đổi rắn 96% ở nhiệt độ 80 độ C. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng quy trình này phù hợp để xử lý các dòng rác thải PVC và polyolefin hỗn hợp và bị ô nhiễm trong thực tế.

Theo tuyên bố của Đại học Sư phạm Đông Trung Quốc trên mạng xã hội, đây là lần đầu tiên rác thải nhựa hỗn hợp khó phân hủy được chuyển đổi hiệu quả thành xăng cao cấp ở nhiệt độ và áp suất môi trường chỉ trong một bước. Các nhà nghiên cứu cho biết phương pháp này "hỗ trợ nền kinh tế tuần hoàn bằng cách chuyển đổi rác thải nhựa đa dạng thành các sản phẩm có giá trị trong một bước duy nhất."

Tại cuối quá trình chuyển đổi, các sản phẩm bao gồm các thành phần chính của xăng, nguyên liệu hóa chất thô và axit hydrochloric. Điều này có nghĩa là đầu ra có thể được sử dụng cho xử lý nước, chế biến kim loại, dược phẩm, sản xuất thực phẩm hoặc công nghiệp dầu khí. Axit hydrochloric thu hồi có thể thay thế một số quy trình sản xuất nhiệt độ cao, tốn nhiều năng lượng được mô tả trong nghiên cứu.

Tầm quan trọng của nghiên cứu này trở nên rõ ràng khi xem xét quy mô khủng hoảng rác thải nhựa toàn cầu. Sản lượng nhựa tích lũy toàn cầu hiện đã đạt 10 tỷ tấn, và phần lớn trong số đó được định sẵn trở thành rác thải khó tái chế. Hầu hết rác thải nhựa của thế giới bao gồm polyolefin, đặc biệt là polyethylene và polypropylene, chiếm khoảng một nửa sản lượng nhựa toàn cầu. Các vật liệu này được sử dụng trong mọi loại sản phẩm từ bao bì, hộp đựng đến ống dẫn, thiết bị gia dụng, dụng cụ y tế và quần áo.

Phương pháp tái chế hóa học truyền thống nhằm phân hủy nhựa thành các thành phần hóa chất cao cấp thường yêu cầu tách chlorine ở nhiệt độ cao như một bước riêng biệt. Quá trình nhiều bước này làm giảm hiệu suất và đòi hỏi tiêu thụ năng lượng cao, làm nổi bật nhu cầu về một quy trình đơn giản hơn kết hợp việc tách chlorine với các bước khác. Nghiên cứu mới đã đề xuất kết hợp các bước này thành một quy trình một giai đoạn duy nhất.

Mặc dù những kết quả được báo cáo rất hứa hẹn, nhưng vẫn cần thận trọng trong đánh giá. Nghiên cứu này mới chỉ được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm và cần được xác minh qua các thử nghiệm độc lập quy mô lớn hơn. Các yếu tố như chi phí kinh tế của isoalkane, khả năng xử lý các tạp chất trong rác thải thực tế và tác động môi trường tổng thể cần được đánh giá kỹ lưỡng trước khi có thể khẳng định đây chính là lời giải cho vấn đề rác thải nhựa toàn cầu.

Dù vậy, việc nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science uy tín cho thấy tính khoa học nghiêm túc của công trình. Nếu có thể nhân rộng thành công, phương pháp này có tiềm năng cách mạng hóa cách thế giới xử lý rác thải nhựa, biến một vấn đề môi trường toàn cầu thành nguồn tài nguyên có giá trị và góp phần xây dựng nền kinh tế tuần hoàn bền vững.