Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nhóm nghiên cứu đã phát triển một quy trình hiệu quả để phân hủy bất kỳ chất thải nhựa nào đến mức phân tử. Các khí kết quả sau đó có thể được chuyển đổi trở lại thành nhựa mới – có chất lượng tương tự như ban đầu. Quá trình mới có thể biến các nhà máy nhựa ngày nay thành các nhà máy lọc dầu tái chế, trong khuôn khổ cơ sở hạ tầng hiện có của họ.
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển đã phát triển một quy trình hiệu quả để phân hủy bất kỳ chất thải nhựa nào đến mức phân tử. Các khí kết quả sau đó có thể được chuyển đổi trở lại thành nhựa mới có chất lượng tương tự như ban đầu. Quá trình mới có thể biến các nhà máy nhựa ngày nay thành các nhà máy lọc dầu tái chế trong khuôn khổ cơ sở hạ tầng hiện có của họ.
Thực tế là nhựa không bị phá vỡ và do đó tích tụ trong hệ sinh thái của chúng ta và cũng là một trong những vấn đề môi trường chính của chúng ta. Nhưng tại Chalmers, một nhóm nghiên cứu do Henrik Thunman, Giáo sư Công nghệ Năng lượng đứng đầu coi khả năng phục hồi của nhựa là một tài sản. Thực tế là nó không làm giảm khả năng sử dụng lại mà còn tạo ra một giá trị thực sự cho nhựa đã sử dụng, và do đó nó có thể là một động lực tăng trưởng kinh tế.
Chúng ta không nên quên rằng nhựa là một vật liệu tuyệt vời – nó mang lại cho chúng ta những sản phẩm mà chúng ta chỉ có thể mơ ước. Vấn đề là nó được sản xuất với chi phí thấp như vậy, rằng nó rẻ hơn khi sản xuất nhựa mới từ dầu và hóa thạch khí đốt hơn từ việc tái sử dụng chất thải nhựa.
Giờ đây, thông qua thử nghiệm thu hồi hóa chất thông qua quá trình cracking hơi nước bằng nhựa, các nhà nghiên cứu đã phát triển một quy trình hiệu quả để biến nhựa đã qua sử dụng thành nhựa có chất lượng nguyên chất.
Thông qua việc tìm ra nhiệt độ phù hợp khoảng 850 độ C và tốc độ sưởi ấm cùng thời gian lưu trữ phù hợp, các nhà khoa học đã có thể chứng minh phương pháp được đề xuất ở quy mô khi biến 200 kg rác thải nhựa mỗi giờ thành hỗ hợp khí hữu ích. Sau đó có thể được tái chế ở cấp độ phân tử để trở thành vật liệu nhựa mới có chất lượng nguyên chất.
Các thí nghiệm đã được thực hiện tại cơ sở Chalmers Power Central ở Gothenburg.
Trong năm 2015, khoảng 350 triệu tấn chất thải nhựa đã được tạo ra trên toàn thế giới. Tổng cộng, 14 phần trăm chất thải nhựa đã được thu thập để thu hồi vật liệu – 8 phần trăm được tái chế thành nhựa có chất lượng thấp hơn và 2 phần trăm cho nhựa có chất lượng tương tự như ban đầu. Chỉ khoảng 4 phần trăm chất thải nhựa đã bị mất trong quá trình này.
Nhìn chung, khoảng 40% chất thải nhựa toàn cầu trong năm 2015 đã được xử lý sau khi thu gom, chủ yếu thông qua đốt để thu hồi năng lượng hoặc giảm thể tích khi giải phóng carbon dioxide vào khí quyển.
Phần còn lại – khoảng 60% – đã được di chuyển đến bãi rác. Chỉ có khoảng 1 phần trăm bị bỏ mặc và bị rò rỉ vào môi trường tự nhiên. Mặc dù chỉ là một tỷ lệ nhỏ, tuy nhiên điều này đại diện cho một vấn đề môi trường quan trọng, vì lượng chất thải nhựa rất cao và do sự phân huỷ tự nhiên của nhựa rất chậm.
Mô hình hiện tại để tái chế nhựa có xu hướng tuân theo cái gọi là ‘phân cấp chất thải’. Điều này có nghĩa là nhựa bị phân huỷ nhiều lần, xuống chất lượng thấp hơn trước khi cuối cùng chúng được đốt để phục hồi năng lượng.
Thay vì điều này, các nhà khoa học đã tập trung vào việc thu giữ các nguyên tử carbon từ nhựa thu thập được và sử dụng chúng để tạo ra nhựa mới có chất lượng ban đầu – nghĩa là trở lại đỉnh của hệ thống phân loại chất thải, tạo ra tính tuần hoàn thực sự.
Ngày nay, các loại nhựa hoàn toàn mới được tạo ra bằng cách phá vỡ các phân số dầu và khí hóa thạch trong một thiết bị được gọi là ‘cracker’ trong các nhà máy hóa dầu. Bên trong cracker, các khối xây dựng bao gồm các phân tử đơn giản được tạo ra. Chúng sau đó có thể được kết hợp trong nhiều cấu hình khác nhau, dẫn đến sự đa dạng lớn của nhựa mà chúng ta thấy trong xã hội của chúng ta.
Để làm tương tự từ nhựa thu thập, các quy trình mới cần được phát triển. Những gì các nhà nghiên cứu của Chalmer trình bày là các khía cạnh kỹ thuật về cách thức quy trình như vậy có thể được thiết kế và tích hợp vào các nhà máy hóa dầu hiện có, theo cách có hiệu quả về chi phí. Cuối cùng, loại phát triển này có thể cho phép chuyển đổi đáng kể các nhà máy hóa dầu ngày nay thành các nhà máy lọc dầu tái chế trong tương lai.
Các nhà nghiên cứu vẫn đang tiếp tục công việc của họ về quá trình này.
“Chúng tôi hiện đang chuyển từ các thử nghiệm ban đầu, nhằm chứng minh tính khả thi của quy trình, tập trung vào phát triển sự hiểu biết chi tiết hơn. Kiến thức này là cần thiết để mở rộng quy trình từ vài tấn nhựa mỗi ngày, đến hàng trăm tấn. Đó là khi nó trở nên thú vị và ứng dụng về mặt thương mại, “Henrik Thunman chia sẻ.
Quá trình này được áp dụng cho tất cả các loại nhựa phát sinh từ hệ thống chất thải của chúng tôi, bao gồm cả những loại đã được lưu trữ trong bãi rác hoặc trên biển.
Điều làm cho nó khả thi khi sử dụng nhựa được thu thập và phân loại trong các nhà máy hóa dầu quy mô lớn là một khối lượng vật liệu đủ được thu thập, có nghĩa là về mặt lý thuyết các nhà máy có thể duy trì cùng một sản lượng. Những nhà máy này cần khoảng 1-2 triệu tấn chất thải nhựa được phân loại mỗi năm để chuyển đổi để phù hợp với mức sản xuất mà họ hiện đang lấy từ dầu và khí hóa thạch.
Tổng lượng chất thải nhựa của Thụy Điển trong năm 2017 là khoảng 1,6 triệu tấn. Chỉ có khoảng 8 phần trăm trong số đó được tái chế thành nhựa chất lượng thấp hơn.
Do đó, các nhà nghiên cứu Chalmer nhìn thấy cơ hội tạo ra việc sử dụng nhựa trong xã hội, cũng như giải phóng chúng ta khỏi nhu cầu về dầu và khí hóa thạch để sản xuất các loại nhựa chất lượng cao khác nhau.
Việc sử dụng thông tư sẽ giúp cho nhựa được sử dụng có giá trị thực sự, và do đó là động lực kinh tế để thu thập nó ở bất cứ nơi nào trên trái đất. Điều này sẽ giúp giảm thiểu việc phát hành nhựa vào tự nhiên và tạo ra một thị trường cho bộ sưu tập nhựa đã bị ô nhiễm môi trường tự nhiên.
Các vật liệu sinh học cuối đời như giấy, gỗ và quần áo cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô trong quá trình hóa học. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể giảm dần tỷ lệ vật liệu hóa thạch trong nhựa. Chúng ta cũng có thể tạo ra khí thải âm, nếu carbon dioxide cũng bị bắt giữ trong quá trình này. Tầm nhìn là tạo ra một hệ thống vòng tròn bền vững cho các vật liệu dựa trên carbon.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Công nghệ Chalmers . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :