Tháng 11, 2018
Thứ tư
Thứ Ba, ngày 21/06/2016 00:01 AM (GMT+7)

Nhà khoa học tìm ra cách tái chế chai nhựa thành dầu diezel

Các nhà khoa học vừa tìm ra phương pháp mới để biến chất thải nhựa thành nhiên liệu lỏng. Đây là cách sử dụng ít nhiên liệu hơn so với các phương pháp trước đó và tạo ra sản phẩm cuối cùng có chất lượng tốt hơn.

Đây là kỹ thuật phá vỡ polyethylene hợp chất gồm 2 phân tử hydro và carbon được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp tạo ra nhựa. Đây là loại nhựa có sẵn nhiều nhất trên thế giới, được sử dụng để làm tất cả mọi thứ từ phim nhựa, bao bì thực phẩm, chai nuớc đến cả túi đựng đồ. Ước tính, có tới 100 triệu tấn polyethylene được thải ra mỗi năm..

Hiện nay chúng ta đã tích tụ hàng nghìn tấn rác nhựa trong các bãi chôn lấp dưới lòng đất và thả trôi nổi trong lòng các đại dương tạo thành các đảo rác khổng lồ. Theo báo cáo của Fiona MacDonald vào đầu năm nay, 95% rác nhựa được ném bỏ khi chỉ dụng một lần. Hàng năm, tám triệu tấn nhựa tương đương một xe tải đầy rác được thải ra đại dương trên mỗi phút.

Một báo cáo từ Diễn đàn kinh tế thế giới (WEF) vào tháng Giêng đã nếu rõ “Nếu không hành động ngay, dự tính số lượng rác nhựa này sẽ tăng lên hai xe tải mỗi phút vào năm 2030 và bốn xe vào năm 2050. Trong bối cảnh kinh doanh như hiện nay, dự kiến cứ một tấn nhựa trên ba tấn cá năm 2015 và đến năm 2050 lượng rác nhựa thậm chí sẽ còn nhiều hơn cả tổng số cá đang sinh sống trong lòng đại dương”.

Nhà khoa học tìm ra cách tái chế chai nhựa thành dầu diezel - 1

Trung bình cứ mỗi phút, tám tấn rác nhựa được thải ra hằng năm.
Ảnh: NanD_PhanuwatTH/Shutterstock.com

Trước tình trạng bão động này, chúng ta cần tìm cách biến chất thải nhựa thành một mặt hàng mà con người có thể sử dụng. Cuối cùng sau một thời gian tính toán, các nhà hóa học đã quyết định lựa chọn hydrocarbon lỏng.

Zhibin Guan, nhà hóa học polymer tổng hợp từ trường đại học California, Irvine, thành viên nhóm nghiên cứu phát biểu với tạp chí The Los Angeles Times rằng “Nếu thải nhựa vào đại dương hoặc chôn vùi dưới đất, nó sẽ tồn tại hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn năm”.

Nếu không có phương án cụ thể, polyethylene sẽ tiếp tục tồn tại với trạng thái hiện tại nhờ vào cấu trúc có các liên kết đơn nguyên tử bền vững. Khi đốt đủ nóng, các liên kết này sẽ tách rời nhau. “Khi làm nóng chúng ở mức trên 400 độ C, các liên kết bị sụp đổ dẫn đến tạo thành nhiều hợp chất khác nhau như khí độc, dầu, than tro và một loại chất sáp”, Zhibin Guan giải thích.

Để giải quyết vấn đề “hiệu quả năng lượng thấp và thiếu kiểm soát sản phẩm”, Guan và nhóm của ông đã hợp tác với các nhà nghiên cứu từ Viện Hóa học Hữu cơ Thượng Hải để cùng phát minh ra kỹ thuật tái chế nhựa đòi hỏi ít nhiệt nhất. 

Quá trình này sử dụng chất xúc tác hóa học nhằm phá vỡ các polyme thay thế, chất xúc tác trên vốn được dùng để sản xuất polyme. Đầu tiên, họ sẽ sử dụng hợp chất có gốc iridium (Ir) để tách hydro (H) khỏi hợp chất nhựa cần tái chế.

Tiếp theo, hợp chất gồm Reni, nhôm và Oxy sẽ xử lý gốc carbon còn lại của hợp chất, phá vỡ cấu trúc của chúng thành carbon đơn thay vì C2. Quá trình này sử dụng chất xúc tác hóa học nhằm phá vỡ các polyme thay thế. Chất xúc tác này vốn được dùng để sản xuất polyme.

Các chất xúc tác đầu tiên sẽ tách rời các nguyên tử hydro khỏi các nguyên tử carbon. Tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng chất xúc tác xử lý gốc carbon còn lại của hợp chất, phá vỡ cấu trúc của chúng thành carbon đơn thay vì C2. Hydro được tách ra ở giai đoạn trước sẽ được đưa trở lại trong hợp chất xúc tác để tạo thành những hợp chất có ích hơn và quá trình này lặp đi lặp lại một số lần.

Quá trình chiết, tách, thay đổi, sắp xếp lại cho phép nhóm nghiên cứu dần thay đổi cấu trúc polyethylene thành nhiên liệu lỏng hoặc một loại sáp có thể sử dụng cho mục đích công nghiệp.

Quá trình chiết, tách, thay đổi, sắp xếp lại đến khi ankan lấy đủ phân tử carbon để tạo thành dầu diesel. Không những vậy, các nhà khoa học còn có thể khống chế thời gian phản ứng để có thể từ nhựa tạo ra dầu diesel hoặc sáp vô cơ, tùy theo nhu cầu sử dụng. 

Vì chỉ cần đốt nóng ở nhiệt độ khoảng 175 độ C, chứ không cần 400 độ C như trước để phân hủy nhựa, phương pháp này sử dụng ít năng lượng hơn. Tuy nhiên nhược điểm là quá trình này phải mất bốn ngày để hoàn thành và các chất xúc tác được sử dụng rất đắt tiền.

Guan và nhóm nghiên cứu của ông vẫn tiếp tục công trình nghiên cứu nhằm đưa ra những giải pháp kỹ thuật hiệu quả hơn. Từ đây, chúng ta có quyền hy vọng có thể nạo vét hàng khối chất khải nhựa trong lòng đại dương, các bãi rác thải nổi và chôn dưới lòng đất để tối ưu hóa lợi ích và bảo vệ môi trường.

Long Lê (sciencealert)

Tin đọc nhiều

Thầy giáo kéo gần khoảng cách từ nghiên cứu tới thực tế Từ hồi sinh viên, thầy Chúc đã thích mày mò, chế tạo và niềm...
Những bộ phim về khởi nghiệp đáng xem Hơn cả những vui buồn hỉ nộ ái ố trong cuộc sống thường...
Những cuốn sách khoa học hay nhất xuất bản trong năm 2017 Năm 2017 là một năm tuyệt vời cho những mọt sách khoa học...
Cách khôi phục lại các ứng dụng đã xóa trên Android Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn hoàn toàn có thể phục hồi...