Nhiệt phân nhựa - các nhà hóa học giải thích một kỹ thuật cố gắng xử lý rác thải nhựa bằng cách đưa nhiệt

Năm 1950, sản lượng nhựa toàn cầu đạt khoảng 2 triệu tấn. Hiện nay, con số này là khoảng 400 triệu tấn - tăng gần 20.000%.

Là một vật liệu, nhựa có tiềm năng dường như vô hạn. Nhựa có giá thành sản xuất rẻ, lại nhẹ và bền. Ứng dụng của nó trải rộng từ đóng gói thực phẩm và đồ uống đến may mặc và chăm sóc sức khỏe.

Khi một vật dụng nhựa hết hạn sử dụng, nó có thể mất rất nhiều thời gian để phân hủy, đôi khi lên đến 500 năm. Ngay cả khi đó, các mảnh nhựa không biến mất hoàn toàn – thay vào đó, chúng phân hủy thành những mảnh nhỏ hơn, cuối cùng trở thành vi nhựa, tích tụ trong đất, nơi chúng ta trồng trọt, nước uống và không khí chúng ta hít thở.

Các nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa những hạt vi nhựa này với các vấn đề sức khỏe như tiểu đường, bệnh tim và khả năng sinh sản thấp ở nam giới.

Trong nhiều năm, chính quyền địa phương và các nhà sản xuất đã dựa vào tái chế như một giải pháp để ngăn chặn rác thải nhựa tích tụ. Tuy nhiên, bất chấp những nỗ lực phân loại và tách riêng rác thải tái chế, hầu hết nhựa vẫn bị chôn lấp tại các bãi rác - hoặc tệ hơn là tại các không gian xanh và sông ngòi.

Vì nhựa được sử dụng rất phổ biến, việc tìm ra những cách mới để quản lý và tái chế rác thải nhựa ngày càng trở nên quan trọng. Nhiệt phân rác thải nhựa là một công nghệ có thể giúp giải quyết vấn đề này.

Đây là một kỹ thuật tương đối mới, vì vậy các nhà nghiên cứu vẫn chỉ có kiến ​​thức hạn chế về quá trình nhiệt phân. Là những nhà hóa học phân tích, chúng tôi nỗ lực tìm hiểu thành phần của các hỗn hợp phức tạp, đặc biệt là những sản phẩm mới từ các nguồn như nhiệt phân rác thải nhựa.

Lợi ích của quá trình nhiệt phân

Khi thực hiện hiệu quả, nhiệt phân nhựa mang lại nhiều lợi ích.

Bằng cách mở rộng hoạt động tái chế ra ngoài phạm vi chai nhựa và bình sữa, nhiệt phân có thể làm giảm lượng chất thải nhựa gây ô nhiễm thải ra bãi rác và đại dương.

Ngoài ra, việc chuyển đổi rác thải nhựa thành các sản phẩm hữu ích có thể giúp giảm nhu cầu sản xuất nhựa mới từ hydrocarbon dầu mỏ. Các sản phẩm phụ này có thể được sử dụng trong nhựa tái chế.

Một số nhà nghiên cứu cũng đang thử nghiệm dầu nhiệt phân để xem liệu chúng có thể thay thế xăng để làm nhiên liệu cho xe cộ hay không. Khí sinh ra trong quá trình nhiệt phân thậm chí có thể tạo ra năng lượng cung cấp cho lò phản ứng nhiệt phân, giúp quá trình tự duy trì tốt hơn và giảm nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng bên ngoài.

Hiện nay, khoảng 15% đến 20% sản phẩm nhiệt phân được tái chế thành propylen và etylen mới, trong khi phần lớn - khoảng 80% đến 85% - trở thành nhiên liệu diesel, hydro, mêtan và các hóa chất khác.

Mặc dù nhiệt phân nhựa có nhiều hứa hẹn, nhưng nó cũng gặp phải nhiều thách thức. Chi phí thiết lập và vận hành các nhà máy nhiệt phân khá cao. Lợi nhuận của quy trình này phụ thuộc vào nguồn rác thải nhựa phù hợp, nhu cầu thị trường đối với dầu và khí sản xuất ra, cũng như chi phí năng lượng và nhân lực cần thiết để vận hành lò phản ứng.

Một vấn đề khác là kiểm soát chất lượng. Hầu hết các loại nhựa đều có thể trải qua quá trình nhiệt phân, nhưng mỗi loại nhựa khác nhau lại tạo ra các loại dầu với thành phần hóa học khác nhau. Các nhà khoa học sẽ cần hiểu rõ thành phần của những loại dầu này trước khi ngành công nghiệp có thể xác định loại nhựa nào cần tập trung và cách mỗi loại dầu có thể tạo ra vật liệu mới.