Công nghệ mới "cách mạng hóa" quy trình tái chế nhựa

Một trong những bài toán khó nhất của ngành tái chế nhựa hiện nay nằm ở chi phí xử lý và khả năng thu hồi các hóa chất có giá trị sau khi nhựa bị phân rã. Đó cũng là lý do nhóm kỹ sư của Đại học Monash phối hợp cùng CSIRO và Đại học Texas tại Austin phát triển một loại vật liệu lọc mới nhằm cải thiện hiệu quả tái chế nhựa PET.

Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Chemical Engineering Journal, tập trung vào việc nâng cấp quy trình glycol phân (glycolysis) - phương pháp tái chế hóa học đang được xem là một trong những hướng đi tiềm năng đối với rác thải nhựa PET. Đây là loại nhựa phổ biến trong chai nước giải khát, bao bì thực phẩm và sợi dệt may.

Ở quy trình này, nhựa PET được phân rã bằng ethylene glycol để tạo thành các hợp chất hóa học nền có thể tiếp tục tái sử dụng. Tuy nhiên, điểm nghẽn lớn nhất nằm ở việc thu hồi ethylene glycol từ hỗn hợp phản ứng. Nếu không tái sử dụng hiệu quả hóa chất này, chi phí tái chế sẽ tăng lên đáng kể, đồng thời tiêu tốn thêm năng lượng và nguyên liệu.

Thay vì áp dụng các phương pháp tách truyền thống vốn tiêu hao nhiều năng lượng, nhóm nghiên cứu lựa chọn phát triển màng nanocomposite có độ chọn lọc cao. Loại màng này hoạt động như một “bộ lọc thông minh”, cho phép tách nước khỏi ethylene glycol để thu hồi hóa chất ở độ tinh khiết cao.

Nhờ đó, ethylene glycol có thể tiếp tục được đưa trở lại quy trình phân hủy polymer, giúp giảm lượng hóa chất tiêu thụ cũng như cải thiện hiệu quả kinh tế của toàn bộ quá trình tái chế.

Tiến sĩ Hamidreza Mahdavi cầm màng lọc tiên tiến do nhóm nghiên cứu Monash phát triển, được thiết kế để chọn lọc và tách các vật liệu có giá trị cùng tạp chất ở cấp độ phân tử. Ảnh: Monash

Tiến sĩ Hamidreza Mahdavi, tác giả chính và là nghiên cứu viên tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu của Đại học Monash, cho biết nghiên cứu hướng tới việc giải quyết một khoảng trống lớn trong hệ thống tái chế hiện nay.

Ông nói: “Rác thải nhựa vẫn chứa nhiều hợp chất nền có giá trị. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy công nghệ màng có thể giúp thu hồi các hợp chất này hiệu quả hơn từ dòng tái chế PET, từ đó cho phép tái sử dụng thay vì để thất thoát. Không chỉ dừng lại ở việc thu hồi năng lượng từ nhựa đã qua sử dụng, chúng tôi đang cố gắng thu hồi các thành phần cấu tạo cần thiết để tạo ra vật liệu mới. Đây được xem là bước tiến quan trọng hướng tới mô hình tái chế nhựa theo định hướng kinh tế tuần hoàn”.

Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp tách bằng màng lọc có thể vận hành trong điều kiện tương thích với quy trình tái chế thực tế, mở ra khả năng ứng dụng ở quy mô công nghiệp trong tương lai. Công nghệ này cũng có thể áp dụng cho nhiều nguồn rác thải PET khác nhau như chai lọ, bao bì, khay nhựa hay vải dệt tổng hợp...

Công trình hiện là bước tiếp theo trong một chương trình nghiên cứu quy mô lớn giữa CSIRO và Đại học Monash, phối hợp cùng Đại học Texas tại Austin. Trước đó, nhóm đã đánh giá nhiều công nghệ tái chế tiên tiến và xác định màng lọc là hướng tiếp cận giàu tiềm năng.

Trong giai đoạn tiếp theo, các nhà nghiên cứu dự kiến tiếp tục hoàn thiện công nghệ nhằm chứng minh khả năng thu hồi ethylene glycol bằng màng lọc trong điều kiện thực tế, hướng tới mục tiêu giảm rác thải nhựa, cắt giảm phát thải và nâng cao hiệu quả của ngành tái chế.

Trà My