Từ rác nhựa thành giấm: Đột phá công nghệ xanh từ Canada

Rác thải nhựa bị trôi ra đại dương đang là vấn đề nhức nhối toàn cầu. Ảnh: The Ocean Cleanup

Thay vì các phương pháp xử lý rác thải nhựa truyền thống như chôn lấp hay đốt, các nhà khoa học Canada đang hướng tới việc sử dụng ánh sáng mặt trời kết hợp xúc tác sắt để chuyển hóa rác thải nhựa thành axit axetic – thành phần chính của giấm và cũng là một hóa chất quan trọng trong công nghiệp. Không chỉ giúp giảm ô nhiễm, công nghệ này còn đặt nền móng cho việc tái sử dụng carbon theo hướng bền vững.

Kết quả nghiên cứu do Phó giáo sư Yimin Wu, Viện Công nghệ Nano Waterloo (WIN), Đại học Waterloo (Canada) công bố trên tạp chí The Conversation, Australia.

Công nghệ “bắt chước tự nhiên” để tái sinh nhựa

Nghiên cứu dựa trên quan sát khả năng phân hủy lignin của nấm mục trắng. Ảnh minh họa: Unsplash

Nhóm nghiên cứu do Phó giáo sư Yimin Wu dẫn đầu đã phát triển một hệ xúc tác lấy cảm hứng từ nấm mục trắng, loài có khả năng phân hủy lignin trong gỗ.

Cốt lõi của công nghệ là chất xúc tác carbon nitride pha tạp các nguyên tử sắt đơn lẻ. Dưới ánh sáng mặt trời và với sự hỗ trợ của hydrogen peroxide, hệ xúc tác tạo ra các gốc hydroxyl có tính phản ứng cao, giúp phá vỡ cấu trúc polymer của nhiều loại nhựa phổ biến như polyethylene, polypropylene, PET và PVC.

Quá trình diễn ra theo hai bước: đầu tiên, nhựa bị oxy hóa thành các phân tử nhỏ và cuối cùng tạo thành CO₂; sau đó, CO₂ tiếp tục được chuyển hóa thành axit axetic. Điểm đáng chú ý là toàn bộ phản ứng diễn ra ở nhiệt độ phòng và áp suất thường, giúp giảm đáng kể chi phí năng lượng so với các công nghệ tái chế hóa học truyền thống.

Từ phòng thí nghiệm đến bài toán thực tiễn

Wei Wei, Nghiên cứu sinh Tiến sĩ Đại học Waterloo, người dẫn đầu nghiên cứu, đang làm việc trong phòng thí nghiệm về tái chế nhựa. Ảnh: Đại học Waterloo

Axit axetic không chỉ là thành phần của giấm mà còn là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất công nghiệp như sơn, dung môi, sợi tổng hợp và dược phẩm. Nhu cầu toàn cầu lên tới hàng triệu tấn mỗi năm, tạo ra thị trường trị giá hàng tỷ USD.

Việc chuyển hóa rác nhựa thành axit axetic vì vậy mang ý nghĩa kép: vừa xử lý chất thải, vừa tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế. Đây chính là nền tảng của mô hình kinh tế tuần hoàn - tái sử dụng carbon thay vì khai thác mới.

Tuy nhiên, thách thức vẫn còn lớn. Rác thải thực tế thường là hỗn hợp và chứa nhiều phụ gia, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. Ngoài ra, việc cung cấp hydro peroxide bền vững và thiết kế lò phản ứng quy mô lớn vẫn cần tiếp tục nghiên cứu.

Phân tích sơ bộ cho thấy, nếu tối ưu hóa, công nghệ này có thể bù đắp chi phí nhờ giá trị sản phẩm đầu ra và lợi ích môi trường.

Giải pháp nào cho bài toán rác nhựa?

Rác thải nhựa không được xử lý đúng cách, trôi ra đại dương gây tổn hại nghiêm trọng môi trường sinh thái biển. Ảnh: The Ocean Cleanup

Công nghệ mới là một mảnh ghép quan trọng nhưng không phải “đũa thần”. Để giải quyết tận gốc ô nhiễm nhựa, cần triển khai đồng bộ nhiều giải pháp.

Trước hết, giảm tiêu thụ nhựa dùng một lần là biện pháp trực tiếp và hiệu quả nhất. Nếu không kiểm soát đầu vào, mọi công nghệ xử lý phía sau đều trở nên quá tải.

Thứ hai, cải tiến thiết kế sản phẩm theo hướng dễ tái chế, ít phụ gia độc hại sẽ giúp nâng cao hiệu quả các công nghệ như phương pháp của nhóm nghiên cứu.

Thứ ba, đầu tư vào hệ thống tái chế hiện đại và mở rộng trách nhiệm nhà sản xuất sẽ tạo động lực kinh tế để thu gom và xử lý rác nhựa hiệu quả hơn.

Trong bức tranh đó, công nghệ chuyển hóa nhựa thành hóa chất giá trị đóng vai trò bổ sung quan trọng, giúp “nâng cấp” rác thải thành tài nguyên thay vì chỉ xử lý tiêu hủy.

Hiện nay, ô nhiễm nhựa đang ở mức báo động. Theo Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN), mỗi năm có hơn 460 triệu tấn nhựa được sản xuất trên toàn cầu, trong đó khoảng 20 triệu tấn rác thải nhựa bị thải ra môi trường. Con số này dự kiến sẽ tăng mạnh vào năm 2040.

Ô nhiễm nhựa ảnh hưởng đến mọi hệ sinh thái trên đất liền, nước ngọt và biển, là nguyên nhân chính gây suy giảm đa dạng sinh học và góp phần vào biến đổi khí hậu.

Tại Việt Nam, theo Bộ Tài nguyên và Môi trường, mỗi năm có khoảng 1,8 triệu tấn rác thải nhựa thải ra môi trường, trong đó 0,28–0,73 triệu tấn trôi ra biển; chỉ khoảng 27% được tái chế hoặc tái sử dụng.

Đáng chú ý, khoảng 90% rác thải nhựa vẫn được xử lý bằng chôn lấp hoặc đốt, trong khi chỉ 10% được tái chế.

Nếu không có các giải pháp đồng bộ và đột phá, rác thải nhựa sẽ tiếp tục tích tụ và trở thành gánh nặng môi trường trong hàng thế kỷ. Những công nghệ như chuyển hóa nhựa thành axit axetic cho thấy một hướng đi mới, nhưng điều cốt lõi vẫn là thay đổi cách con người sản xuất, tiêu dùng và nhìn nhận vòng đời của nhựa.

{Trương Thùy Dương}