Tái chế hóa học có thể là giảp pháp cho vấn nạn ô nhiễm rác thải nhựa

Không quá khi nói rằng Trái Đất đang ngập chìm trong nhựa. Theo thống kê, có tới khoảng 60% trong số hơn 8.700 triệu tấn nhựa từng được con người sản xuất ra trong hàng chục năm qua đã không còn có thể sử dụng, mà thay vào đó chúng chủ yếu nằm ở các bãi rác hoặc đã bị thải ra môi trường. Con số này tương đương với việc mỗi cá nhân trong số 7,6 tỷ người trên hành tinh đang phải cõng trên lưng gần 400kg chất thải nhựa.

• Loại enzyme đột biến này có khả năng 'ăn' gần hết 1 tấn chai nhựa chỉ sau vài giờ

Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến vấn nạn này nằm ở việc đa số các loại rác thải nhựa mất tới hàng trăm, hàng ngàn năm để phân rã trong điều kiện tự nhiên. Bên cạnh đó là những yếu kém trong các quy trình phân loại và tái chế rác, trong khi nhu cầu sử dụng nhựa không ngừng gia tăng.

Nhựa không thể được tái chế vô hạn, ít nhất là đối với các kỹ thuật truyền thống. Đa số chỉ được tái sử dụng một vài lần trước khi bị ném ra môi trường hoặc tập kết trong các lò đốt rác. Tuy nhiên, có một phương pháp mới được giới thiệu có thể giúp giải quyết triệt để vấn đề này, đó là “tái chế hóa học” (chemical recycling).

Các phương thức tái chế vật lý hoặc cơ học truyền thống thường nghiền nhựa thành hạt, mảnh siêu nhỏ, sau đó trộn và đúc chúng lại với nhau để tạo ra các sản phẩm nhựa cấp thấp hơn. Tuy nhiên, tái chế hóa học lại nhắm đến việc phá vỡ thành phần nhựa ở cấp độ phân tử, tạo ra các phân tử nền tảng có sẵn, sau đó tái sử dụng chúng để chế tạo các vật liệu khác với chất lượng không hề bị giảm đi. Đây là cách làm mới mẻ, đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao cũng như hệ thống máy móc phức tạp hơn so với các phương pháp hiện hành. Nhưng nếu được ứng dụng thành công trên quy mô lớn, bài toán về tái chế rác thải nhựa sẽ trở nên bớt hóc búa hơn rất nhiều.

Về cơ bản, nhựa là tên gọi nôm na để chỉ các vật liệu polyme, được tạo thành từ những phân tử monome nhỏ có cấu tạo chủ yếu từ carbon và hydro. Thách thức lớn nhất trong quy trình tái chế hóa học nằm ở việc làm thế nào để tìm ra các kỹ thuật phù hợp nhằm phá vỡ và tái tạo nguyên liệu này thành nhiều loại sản phẩm chất lượng cao, trong khi chất thải vẫn được đảm bảo giảm thiểu tối đa. Tất cả cần phải được thực hiện một cách hiệu quả, kinh tế, quy mô lớn và trung tính carbon.

Các phân tử monome tạo nên nhựa có thể có nhiều hình dạng và kích cỡ: Đường thẳng, phân nhánh hoặc hình vòng. Cách thức mà chúng được liên kết với nhau chính là yếu tố giúp xác định các thuộc tính vật liệu nhựa, liên quan đến cách thức phá vỡ cấu trúc liên kết, nhiệt độ nóng chảy…

Nhựa là vật liệu rất ổn định, vì vậy, cần một lượng nhiệt năng lớn để phá vỡ cấu trúc phân tử của chúng, trong 1 quá trình gọi là nhiệt phân.

Tuy nhiên cũng có thể sử dụng chất xúc tác phù hợp, gây ra phản ứng hóa học từ một vị trí cụ thể trong chuỗi polymer. Một ví dụ về chất xúc tác là loại phân tử sinh học có tên gọi enzyme. Enzyme có trong các sinh vật sống và đóng một phần quan trọng trong quá trình tiêu hóa. Có tới 50 loại vi sinh vật plastivore có chứa loại enzyme có thể tiêu hóa nhựa bằng cách gây phản ứng hóa học ở cấp độ phân tử. Một số loại chất xúc tác khác có thể kể đến như hạt nano sắt, giúp biến nhựa đen (một trong những loại khó tái chế nhất) thành ống nano carbon trong thời gian ngắn.

Hiện tại, hầu hết các quy trình tái chế hóa học đối với rác thải nhựa mới chỉ diễn ra ở quy mô phòng thí nghiệm. Tuy nhiên cũng đã có không ít dự án hiện được triển khai ở cấp độ thương mại. Các quy trình này đòi hỏi rất nhiều thời gian, chuyên môn và tiền bạc, nhưng nếu được ứng dụng thành công trên quy mô lớn, lợi ích mà chúng mang lại cho môi trường tự nhiên và cuộc sống trên hành tinh là “vô giá”.