Nhóm nghiên cứu biến rác thải nhựa thành axit có thể tạo ra điện

Công trình của nhóm nghiên cứu Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore) được kỳ vọng sẽ là giải pháp giải quyết vấn đề rác thải nhựa hiện tại theo hướng thân thiện môi trường.

PGS Soo Han Sen (giữa) và nhóm nghiên cứu Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore) - Ảnh: NTU

Trong nghiên cứu mới đây đăng trên tạp chí Advanced Science, các nhà khoa học Đại học Công nghệ Nanyang cho biết đã tìm ra cách tổng hợp một loại xúc tác mới từ vanadium và nhôm mang sức mạnh đặc biệt.

Xúc tác có thể hòa tan trong dung dịch chứa những loại nhựa khó phân hủy như polyethylene. Dưới sự hỗ trợ của ánh sáng mặt trời, xúc tác góp phần phá vỡ liên kết carbon-carbon trong thời gian chỉ khoảng 6 ngày.

Theo PGS Soo Han Sen - Trường Khoa học toán và vật lý, ĐH Công nghệ Nanyang - sở dĩ phần lớn các loại nhựa hiện nay khó xử lý là do trong cấu tạo hóa học chứa loại liên kết carbon-carbon cực bền và chỉ bị "đánh bại" ở nhiệt độ rất cao hay có sự "góp sức" của các loại kim loại nặng.

Công nghệ mới của nhóm nghiên cứu giải quyết được điểm nghẽn này. Trước tiên, các mẩu nhựa khó phân hủy sẽ được xử lý bước 1 trong dung dịch đun nóng, ở khoảng 85 độ C.

Tiếp đến, chất xúc tác dạng bột đặc biệt chứa vanadium và nhôm sẽ được cho vào dung dịch. Cộng thêm tác dụng của ánh sáng mặt trời, liên kết carbon-carbon bị phá vỡ hoàn toàn chỉ trong khoảng 6 ngày.

Kết quả, polyethylene được biến thành axit formic - loại hóa chất có thể dùng trong các loại pin nhiên liệu, giúp tạo ra năng lượng điện.

Trong tự nhiên, axit formic tồn tại trong nọc của nhiều loài kiến nên được đánh giá không gây nguy hiểm. Ngày nay, axit formic còn được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp khác như dệt nhuộm, cao su, tổng hợp hóa học…

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ thử nghiệm phương pháp ở quy mô công nghiệp - Ảnh: NTU

"Nhiều năm qua, chúng tôi cố gắng tìm ra hướng đi bền vững và tiết kiệm nhất bằng cách tận dụng tối đa nguồn năng lượng ánh sáng và những vật liệu rẻ tiền để biến nhựa khó phân hủy thành sản phẩm hóa học hay các dạng năng lượng khác" - PGS Soo Han Sen nói.

Ông cũng khẳng định đây là phương pháp đầu tiên có thể phá vỡ hoàn toàn cấu trúc của những loại nhựa không phân hủy như polyethylene mà không phải sử dụng các kim loại nặng như platinum, palladium hay ruthenium…

Từ nhiều nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, nhóm ước tính phương pháp này có thể loại bỏ hoàn toàn đến 30 hợp chất chứa liên kết carbon-carbon và biến chúng thành những loại vật liệu có ích, thân thiện với môi trường.

Giá thành rẻ cùng với những nguồn vật liệu dễ tìm cũng là một trong những lợi thế khác của cách thức này. PGS Soo cho biết phần lớn rác thải nhựa ở Singapore hiện được xử lý bằng phương pháp đốt, nhưng lại có hạn chế khi thải ra môi trường không ít khí nhà kính và lượng chất dư thừa độc hại.

"Từ thành công bước đầu trong phòng thí nghiệm, chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu trên quy mô công nghiệp và hướng đến có thể thay đổi tình trạng rác thải nhựa tràn ngập hiện nay" - PGS Soo nói.