Biến nhựa thành điện - Giải pháp mới giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Nhựa thải được nghiên cứu sản xuất điện

Thân thiện với môi trường

Rác thải nhựa đang tích tụ với khối lượng lớn trên đất liền và bị vứt xuống biển ở khắp nơi trên thế giới. Riêng các nước châu Á đang bị chỉ trích nhiều vì chưa giải quyết được vấn đề này. Nhưng với công trình nghiên cứu của nhóm nghiên cứu Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore), được đăng trên tạp chí Advanced Science và hiện tại đang kỳ vọng sẽ là giải pháp giải quyết vấn đề rác thải nhựa theo hướng thân thiện môi trường.

Theo đó, các nhà khoa học Đại học Công nghệ Nanyang cho biết, rác thải nhựa sẽ được chuyển hóa thành axit fomic, có thể dùng để phát điện trong nhà máy điện, bằng cách sử dụng một chất xúc tác vừa không tốn kém, vừa không gây hại cho môi trường.

Theo Phó giáo sư Soo Han Sen - Trường Khoa học toán và vật lý, Đại học Công nghệ Nanyang, đồng thời là người đứng đầu dự án nghiên cứu kéo dài hai năm cho biết, 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. Điều này cũng có nghĩa là sẽ tốn thêm nhiên liệu và tạo ra khí gây hiệu ứng nhà kính, làm tổn hại tới khí hậu.

Tuy nhiên, công nghệ mới của nhóm nghiên cứu giải quyết được điểm nghẽn này. 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…

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...

“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. Chúng ta đã có thể biến nhựa, vốn đang đầu độc các đại dương thành chất hóa học có ích. Chúng ta cũng hy vọng đây là giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường”, ông Soo Han Sen cho biết.

Phó giáo sư Soo Han Sen (giữa) và nhóm nghiên cứu Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore).

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. Đặc biệt hơn, phương pháp này có giá thành rẻ và những nguồn vật liệu dễ tìm.

Sẽ cần thêm sức người, tiền của để phát triển giải pháp này, và tới nay, các nhà khoa học mới chỉ thí nghiệm trên nhựa nguyên chất, và chưa thử nghiệm với rác thải nhựa. “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”, ông Soo Han Sen nhấn mạnh.

Tái chế nhựa thành điện năng

Đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học tìm ra phương pháp biến nhựa thành điện. Trước đó hồi tháng 7, các nhà nghiên cứu Đại học Chester tìm ra cách biến rác thải nhựa không thể tái chế thành điện năng phục vụ trong cuộc sống hàng ngày. Phương pháp này cung cấp giải pháp tiềm năng cho những cuộc khủng hoảng nhựa trên thế giới đặc biệt là những khu vực như Trung Quốc, Ấn Độ và Đông Nam Á - nơi sản xuất ra 90% nhựa của cả thế giới.

Đại học Chester đã kết hợp với Công ty PowerHouse Energy của Anh để triển khai sáng kiến tái chế nhựa này khắp châu Á nhằm loại bỏ nhựa khỏi các đại dương và bãi biển toàn thế giới. PowerHouse Energy cho biết, Chính phủ Nhật Bản đã rất quan tâm tới sáng kiến này.

Phương pháp có tên là Waste2Tricity với quy trình không yêu cầu làm sạch hay phân loại nhựa mà vẫn có thể chuyển đổi hỗn hợp này thành nguyên liệu và năng lượng xanh không để lại dư lượng.

Quy trình này gồm gom các loại nhựa hỗn tạp, bẩn rồi chia nhỏ thành các dải dài 5cm, sau đó đun chảy trong lò 1.000 độ C. Lò này sẽ làm nhựa tan chảy ngay lập tức và khí hóa chúng. Khí sản sinh ra trong quy trình này được gọi là khí tổng hợp. Khí này có lượng CO2 rất thấp. Lượng khí được chuyển vào một hệ thống tiêu chuẩn công nghiệp gọi là hấp thụ áp suất chuyển đổi (PSA) để tách hydro với công suất 2 tấn/ngày. Phần còn lại của khí được dùng để tạo điện bằng các máy nổ. Điện trong quá trình này sẽ là sản phẩm phụ của hydro.

Các nhà khoa học cũng tuyên bố đây là lần đầu tiên họ tìm ra phương pháp tái chế mà có thể áp dụng với mọi loại nhựa bẩn thỉu và không để lại chút cặn nhựa nào sau đó. Phương pháp này đã được thử nghiệm trong 2 năm, thông qua một lò mẫu tại Đại học Chester. Vào mùa xuân tới, các nhà khoa học sẽ xây một lò đốt lớn tại nhà máy Protos ở Công viên Khoa học Thornton, Ellesmere Port. Bước tiếp theo sẽ đi vào hoạt động, cung cấp điện năng cho nhà máy rộng 54 mẫu tại cảng Elles, Chesphire và dự tính 7.000 hộ gia đình tại Anh quốc.

Giáo sư Joe Howe (Giám đốc điều hành Viện Nghiên cứu Năng lượng Thornton tại Đại học Chester) nói: “Công nghệ này biến mọi rác thải nhựa thành khí tổng hợp chất lượng cao, ít CO2 và có thể dùng để cấp điện cho máy nổ. Sản phẩm phụ của quá trình là điện, có nghĩa là nhựa thải không chỉ cung cấp nhiên liệu cho ô tô mà còn có thể giúp thắp sáng nhà cửa.

Chắc chắn thế giới sẽ ngạc nhiên với công nghệ này. Nó sẽ khiến rác thải nhựa có giá trị vì có thể cung cấp điện cho các thị trấn, thành phố trên thế giới. Và điều quan trọng nhất, nó có thể giúp quét sạch nhựa thải trong các đại dương”.

Ông Howard White - Phó chủ tịch Waste2Tricity, công ty có giấy phép độc quyền phát triển công nghệ này ở Anh, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc và Đông Nam Á khẳng định, “Chúng tôi sẽ tìm ra giải pháp cho vấn đề nhựa thải của thế giới khi chúng tôi có thể chấm dứt nguồn nhựa ở Trung Quốc, Ấn Độ và châu Á - khu vực thải ra 90% nhựa vào đại dương.

Dọn sạch đại dương là điều rất tốt nhưng chúng ta cần ngăn chặn rác nhựa xâm nhập hệ sinh thái. Nhóm nhà khoa học Đại học Chester đã giúp chúng tôi phát triển công nghệ này và nó sẽ sớm được áp dụng trên quy mô lớn để loại bỏ lượng nhựa khổng lồ trong các đại dương, đồng thời sản xuất hydro giá rẻ, ít CO2 để làm nhiên liệu cho tương lai”.

Có thể nói, công nghệ tiên tiến giúp giảm thiểu ô nhiễm nhựa trên biển và trên thế giới, từ đó cung cấp nguồn năng lượng nguyên liệu xanh có ích cho hệ sinh thái. Hiện công nghệ chuyển đổi này được cấp phép tại Anh, Nhật Bản, Hàn Quốc và dự định sẽ mở rộng trong khu vực Châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ, Đông Nam Á.

Minh Anh / Câu chuyện Pháp luật