Các nhà nghiên cứu biến Superglue thành một chất thay thế nhựa có thể tái chế, giá rẻ, không chứa dầu
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một cách biến keo siêu dính thành nhựa cứng, trong suốt có thể tạo thành nhiều hình dạng. Ảnh: Allison Christy, CC BY-ND
Nhóm của chúng tôi đã sử dụng Superglue làm nguyên liệu ban đầu để phát triển một loại nhựa trong suốt có chi phí thấp, có thể tái chế và dễ sản xuất có tên là polyethyl cyanoacrylate, loại nhựa này có các đặc tính tương tự như các đặc tính của nhựa dùng cho các sản phẩm dùng một lần như dao kéo, cốc và bao bì. Không giống như hầu hết các loại nhựa truyền thống, loại nhựa mới này có thể dễ dàng chuyển đổi trở lại thành nguyên liệu ban đầu, ngay cả khi kết hợp với rác thải nhựa đô thị chưa được rửa sạch. Nghiên cứu của chúng tôi được xuất bản trong Science Advances.
Để tạo ra một loại nhựa từ Superglue, trước tiên chúng tôi phải giải quyết chính vấn đề khiến Superglue trở nên "siêu"—nó dính vào hầu hết mọi thứ. Khi Superglue được sử dụng để dán một thứ gì đó lại với nhau, nó thực sự phản ứng với độ ẩm trong không khí hoặc trên bề mặt của bất cứ thứ gì được dán lại với nhau. Phản ứng này tạo thành chuỗi phân tử của các đơn vị Superglue lặp lại được gọi là polyme. Các polyme được tạo ra khi dán một thứ gì đó lại với nhau ngắn và không liên kết tốt với nhau, khiến keo trở nên giòn và dễ gãy.
Mặc dù polyme ngắn tốt cho keo dán, nhưng polyme dài có nhiều vị trí liên kết hơn và tạo ra vật liệu bền hơn. Nhóm của chúng tôi nhận ra rằng nếu chúng tôi có thể tạo ra các phiên bản dài hơn của cùng loại polyme được làm từ Superglue, thì chúng tôi có thể sản xuất được một loại nhựa bền.
Cách chúng tôi tạo ra những loại nhựa này tương đối đơn giản khi so sánh với cách tạo ra các loại nhựa khác—chúng tôi chỉ cần trộn a-xê-tôn và một ít chất xúc tác thân thiện với môi trường vào Keo siêu dính mua tại cửa hàng. Sau khi hỗn hợp này khô lại, nó sẽ tạo ra một loại nhựa thủy tinh, rắn được tạo thành từ các chuỗi polyme dài.
Loại nhựa siêu dính mới dễ tái chế hơn nhiều so với loại nhựa được sử dụng để sản xuất nhiều đồ vật sử dụng một lần như dao kéo. Ảnh: Allison Christy, CC BY-NĐ
Trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi có thể dễ dàng sản xuất tới 10 pound vật liệu này chỉ trong vài ngày và biến nó thành các sản phẩm có thể sử dụng được. Bằng cách đổ hỗn hợp vào khuôn trước khi khô, chúng ta có thể tạo ra các đồ vật bằng nhựa với nhiều hình dạng, như bát và dao kéo. Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng việc làm nóng nhựa sau khi khô không chỉ cho phép chúng tôi định hình vật liệu thành các sản phẩm khác mà còn tăng cường độ bền cho nhựa.
Khi các nhà sản xuất cần sản xuất một vật bằng nhựa cứng—như dao kéo, dao cạo dùng một lần, hộp đựng đĩa CD hoặc mô hình bằng nhựa—họ thường chuyển sang polystyrene. Polystyrene là một trong những loại nhựa được sản xuất rộng rãi nhất và ít được tái chế nhất.
Vì nhựa Superglue của chúng tôi có các đặc tính tương tự như polystyrene—nhẹ, bền, rẻ và dễ sản xuất hàng loạt—nên nó có thể thay thế polystyrene trong nhiều sản phẩm. Nhưng có hai lợi ích khác biệt của vật liệu dựa trên Superglue của chúng tôi: Nó không được làm từ dầu và dễ dàng tái chế.
Nhựa superglue có thể được định hình hoặc đúc thành các thiết kế phức tạp. Nguồn: Allison Christy, CC BY-NĐ
Khi vật liệu của chúng tôi được làm nóng đến 410 độ F (210 C), các chuỗi phân tử dài được tạo thành từ các đơn vị Keo siêu dính lặp lại sẽ vỡ ra thành các phân tử Keo siêu dính nhỏ, riêng lẻ của chúng. Tại thời điểm này, các phân tử Superglue chuyển thành dạng hơi dễ dàng tách ra khỏi dòng chất thải hỗn hợp gồm các loại nhựa, giấy, cặn thực phẩm, nhôm và các loại rác khác thường thấy trong dòng chất thải tái chế. Khi bạn thu thập hơi Superglue, bạn có thể làm mát nó và biến nó trở lại thành nhựa mới của chúng tôi với hiệu suất trên 90%.
Vì Superglue không đắt và đã được sản xuất ở quy mô công nghiệp, nên chúng tôi cho rằng phương pháp tạo ra chất dẻo Superglue của chúng tôi sẽ dễ dàng mở rộng quy mô. Cuối cùng, máy móc được sử dụng để sản xuất Superglue cũng có thể được sử dụng để tái chế nhựa Superglue và có thể được điều chỉnh đơn giản vào các quy trình công nghiệp hiện có.
Việc tìm kiếm chất thay thế cho polystyrene là một bước tiến lớn hướng tới nhựa bền vững, nhưng polystyrene chỉ là một trong số hàng nghìn loại nhựa được sử dụng ngày nay. Nhóm của chúng tôi hiện đang thiết kế nhựa dựa trên Keo siêu dính với các đặc tính giống với các loại nhựa hàng hóa khác, trong khi vẫn dễ sản xuất và tái chế.
