Mối đe dọa môi trường lớn của nhân loại
Nhựa là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Kể từ cuối thế kỷ XX, con người đã phụ thuộc vào nhựa vì vật liệu này có giá cả phải chăng, linh hoạt và bền. 6 thập kỷ trước, quá trình sản xuất hàng loạt chất dẻo bắt đầu, nó tăng nhanh đến mức đã tạo ra 8,3 tỷ tấn nhựa và hơn 90% trong số đó không được tái chế. Tính đến năm 2018, khoảng 380 triệu tấn nhựa được sản xuất trên toàn thế giới mỗi năm và dự kiến sẽ tăng lên hơn 1.200 triệu tấn vào năm 2050 [1]. Hiện tại, Trung Quốc sản xuất lượng rác thải nhựa lớn nhất với tỷ suất lợi nhuận đáng kể, tiếp theo là Indonesia, Philippines, Việt Nam và Sri Lanka, tất cả đều lọt vào top 5 [2].
Có một thực tế là việc quản lý chất thải nhựa còn nhiều bất cập, trong khi sự tăng trưởng của ngành công nghiệp nhựa là đáng báo động. Phần lớn vật liệu nhựa phải mất hàng thế kỷ hoặc lâu hơn để phân hủy, nên tất cả nhựa đã được gửi đến các bãi chôn lấp. Nhựa chậm phân hủy do cấu trúc hóa học của nó, các liên kết hóa học tạo nên nhựa rất bền và lâu dài. Tốc độ phân hủy của nhựa có thể khác nhau tùy thuộc vào loại, tuy nhiên, tốc độ này thường dao động từ 50 đến 600 năm. Điều này là một thách thức rất lớn đối với môi trường.
Rác thải nhựa, hay ô nhiễm nhựa, là sự tích tụ của các vật thể bằng nhựa trong môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của động vật hoang dã và con người. Nhu cầu sử dụng nhựa trong cuộc sống là rất lớn, tuy nhiên, một lượng đáng kể nhựa không được tái chế và được đưa vào bãi rác một cách không kiểm soát. Chỉ một phần nhỏ lượng nhựa được tái chế (khoảng 1/4), 3/4 không được tái chế sẽ xâm nhập vào môi trường, gây tổn hại cho hệ sinh thái của chúng ta, đặc biệt là gây ô nhiễm đại dương. Ở các nước kém phát triển, phần lớn rác thải nhựa cuối cùng sẽ trôi vào đại dương, đồng nghĩa với việc các loài động vật biển sẽ gặp nguy hiểm.
Mỗi năm, khoảng 8 triệu tấn nhựa được đưa vào các đại dương. Một số nhà nghiên cứu dự đoán, con số này có thể tăng gấp đôi vào năm 2025, một số người cho rằng, có thể có nhiều nhựa hơn cá trong các đại dương của chúng ta vào năm 2050. Theo thời gian, các dòng hải lưu kéo rác vào trung tâm, dẫn đến các dòng chảy nhựa khổng lồ phát triển (lớn nhất là ở Bắc Thái Bình Dương, giữa Hawaii và California, chứa 1,8 nghìn tỷ mảnh nhựa). Cuối cùng, chuyển động kéo này trong con quay khiến các vật thể bằng nhựa vỡ thành nhiều mảnh nhỏ hơn, gây ô nhiễm môi trường và khiến rác thải nhựa dễ bị động vật biển nuốt chửng.
Giảm tiêu thụ nhựa và nâng cao khả năng tái chế nhựa là rất quan trọng nếu muốn khắc phục vấn đề rác thải nhựa và ô nhiễm trên hành tinh của chúng ta. Vì nhựa là một vật liệu có giá cả hợp lý và bền bỉ, nên nó có thể được tìm thấy trong mọi thứ (vật liệu đóng gói, chai nhựa, ống hút, túi nhựa…). Cho đến khi các ngành công nghiệp bắt đầu sử dụng các vật liệu thay thế, thân thiện với môi trường hơn, quá trình sản xuất và thải bỏ nhựa vẫn sẽ tiếp tục và đó vẫn là những thách thức lớn của nhân loại. Do vậy, mục tiêu của các nhà khoa học là tiếp tục nghiên cứu để tìm ra những công nghệ tối ưu, góp phần tái chế lượng rác thải nhựa đang hiện hữu thành những nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường, đồng thời tạo ra những thế hệ vật liệu sinh học mới thay thế nhựa hiện nay.
Công nghệ tối ưu chưa từng có
Ngành công nghiệp tái chế nhựa đang hoạt động kém hiệu quả. Chỉ 9% chất thải nhựa từng được sản xuất đã được tái chế. Khoảng 12% đã bị đốt cháy, khiến 79% tổng lượng nhựa từng được sản xuất vẫn còn trên thế giới. Trong khi nhân loại tìm ra cách để ít phụ thuộc hơn vào những vật liệu này, các nhà nghiên cứu cũng đang nghiên cứu cách tái sử dụng polyolefin - một trong những loại nhựa phổ biến nhất bằng cách biến nó thành nhiên liệu [3].
Mới đây (ngày 21/4/2021), Tạp chí Science Advances đã công bố công trình của các nhà khoa học đến từ Đại học Delaware (Mỹ). Công trình này đã nghiên cứu thành công một phương pháp trực tiếp để chuyển đổi có chọn lọc polyolefin thành nhiên liệu lỏng. Các nhiên liệu được tạo ra bằng phương pháp của các nhà khoa học đến từ Đại học Delaware bao gồm: dầu diesel, nhiên liệu cho máy bay phản lực và hydrocacbon.
Đây chắc chắn không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học biến nhựa thành nhiên liệu. Thực tế có nhiều nghiên cứu đã dày công giải quyết vấn đề sản xuất nhiên liệu từ rác thải nhựa. Tuy nhiên, bài toán đặt ra là làm thế nào để biến rác nhựa thành nhiên liệu một cách hiệu quả, chi phí sản xuất thấp nhất, ít tác động đến môi trường nhất. Với phương pháp tái chế mới, các nhà khoa học hy vọng có thể thoả mãn được các tiêu chí như vậy.
Qua thử nghiệm, đánh giá các tiêu chí kỹ thuật, phương pháp này đã tạo ra những đột phá về hiệu suất tái chế cũng như tối ưu hoá triệt để các quy trình biến đổi. Thực tế, phương pháp này sử dụng ít năng lượng hơn 50% so với các công nghệ tương tự, có thể được thực hiện ở nhiệt độ của một lò bếp bình thường và phát thải ít carbon dioxide vào khí quyển. Kết quả thu được đã hoàn toàn làm mãn nguyện các nhà khoa học.
Để tạo ra sự đột phá về công nghệ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một quy trình hóa học gọi là hydrocracking để phá vỡ các liên kết carbon trong nhựa, sử dụng chất xúc tác được tạo thành từ các khoáng chất gọi là zeolit và hỗn hợp các oxit kim loại. Hỗn hợp các oxit kim loại được sử dụng để phá vỡ các phân tử lớn, trong khi zeolit thúc đẩy sự hình thành các phân tử phân nhánh - một kỹ thuật làm cho nhựa dẻo dễ dàng chuyển hóa thành sản phẩm cuối cùng hơn. Một ưu điểm tuyệt vời khác đó là công nghệ đột phá này không cần phải tách các loại nhựa khác nhau, điều này rất hữu ích khi nhiều sản phẩm nhựa được bán hiện nay là đa thành phần, dưới dạng vật liệu tổng hợp, hỗn hợp [3].
Kỹ sư phân tử sinh học Dion Vlachos - Đại học Delaware, cho biết: "Trong trạng thái độc lập, hai chất xúc tác này hoạt động kém. Sự kết hợp này tạo nên điều kỳ diệu, làm tan chảy nhựa một cách triệt để. Đây không phải là những vật liệu kỳ lạ, vì vậy chúng tôi nhanh chóng bắt đầu suy nghĩ về cách sử dụng công nghệ này trong việc ứng dụng rộng rãi".
Mặc dù đây là một đột phá công nghệ giúp giải quyết phần nào vấn nạn rác thải nhựa vốn nhức nhối từ lâu. Nhưng vấn đề lớn nhất giúp nhân loại tránh được những thảm hoạ về môi trường liên quan đến rác thái nhựa đó là hạn chế tối đa sử dụng nhiên liệu hoá hoạch, dần loại bỏ việc sản xuất nhựa từ dầu mỏ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] https://advances.sciencemag.org/content/7/17/eabf8283.
[2] https://cleanstreets.westminster.gov.uk/plastic-waste-complete-guide.
[3] https://www.sciencealert.com/scientists-create-a-better-way-to-break-down-plastics-into-fuel.
Đức Minh (Tổng hợp)