Màng nhựa tái chế giúp làm sạch rác thải
Một màng vi xốp kỵ nước làm từ rác thải nhựa có thể làm cho quá trình phân tách hóa chất công nghiệp trở nên thân thiện với môi trường hơn. Ảnh: KAUST; Morgan Bennet Smith
Rác thải nhựa có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô để chế tạo màng xốp hiệu suất cao. Những thứ này sau đó có thể được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất để phân tách các hỗn hợp hóa chất phức tạp một cách tiết kiệm năng lượng hoặc để làm sạch các dòng chất thải, càng làm tăng thêm sức hấp dẫn về môi trường của quy trình.
Tiến sĩ Malinalli Ramírez Martínez cho biết màng polyme có thể là đối tác tuyệt vời để giải quyết nhiều thách thức về tính bền vững. sinh viên dẫn đầu nghiên cứu trong nhóm của Suzana Nunes tại KAUST. Bà cho biết, nhờ cấu trúc xốp có khả năng thấm chọn lọc, chúng có thể giảm tác động đến môi trường của quá trình phân tách công nghiệp, giúp xử lý nước thải và tạo khả năng tiếp cận nước ngọt.
Ramírez Martínez nói: “Tuy nhiên, các phương pháp chế tạo màng truyền thống chủ yếu sử dụng các vật liệu không thể tái tạo dựa trên hóa thạch nguyên sơ, có tác động tiêu cực đến môi trường và mâu thuẫn với các lợi ích bền vững”.
"Chúng tôi muốn nâng cao tính bền vững của màng polyme thêm một bước nữa bằng cách thay thế một số vật liệu thông thường được sử dụng để chế tạo chúng bằng dung môi sinh học và nhựa phế thải, tuân theo các nguyên tắc của nền kinh tế tuần hoàn và hóa học xanh."
Nhựa polyolefin chiếm gần một nửa số vật phẩm bị loại bỏ trong dòng rác thải nhựa. Ramírez Martínez nói: “Polyolefin rất phổ biến do chi phí thấp và tính ổn định nhiệt và hóa học cao. "Chúng tôi tìm thấy chúng trong bao bì thực phẩm, túi tái sử dụng, chai dầu gội đầu, đồ chơi và nhiều sản phẩm khác."
(a) Các phép đo điểm đám mây (CP) của kính hiển vi quang học phân cực và (b) không phân cực; (c) phép đo kết tinh (Tc) bằng nhiệt độ DSC đối với PP trong α-pinene; và (d) sơ đồ pha tương ứng. Tín dụng: Hóa học xanh (2022). DOI: 10.1039/D2GC03181G
Những tính chất tương tự này làm cho polyolefin trở nên hấp dẫn để sản xuất màng vi xốp kỵ nước để tinh chế dầu và các quy trình tinh chế công nghiệp khác. "Tuy nhiên, những thách thức chính đối với việc xử lý polyolefin thành màng xốp là nhiệt độ cao cần thiết để hòa tan chúng—thường là từ 140 đến 250 độ C—và phạm vi hạn chế của các dung môi có thể được sử dụng, hầu hết đều dựa trên nhiên liệu hóa thạch."
Hai dung môi dựa trên sinh học có thể cải thiện đáng kể tính bền vững của quy trình này, nhóm hiện đã chỉ ra. Ramírez Martínez cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng terpen – dung môi tái tạo phong phú tự nhiên có nguồn gốc từ sinh khối phi thực phẩm – có thể hòa tan polyolefin ở nhiệt độ chỉ 130 độ C. "Thứ hai, bằng cách sử dụng các dung môi này, chúng tôi đã tạo thành công màng polypropylene bằng chất thải nhựa từ bao bì thực phẩm, biến nhựa sử dụng một lần thành vật liệu hiệu suất cao."
Những màng này tỏ ra thành thạo trong việc tách nhũ tương nước trong dầu có thể được tạo ra bởi một số quy trình công nghiệp. Ramírez Martínez nói: “Các giá trị loại bỏ và độ tinh khiết của dầu mà chúng tôi ghi lại được có thể so sánh với các màng hiện đại được báo cáo trong tài liệu. "Chúng tôi coi đó là một thành tựu tuyệt vời khi chứng minh được rằng các màng được làm từ chất thải nhựa có thể có hiệu suất cạnh tranh so với các màng được làm từ vật liệu nguyên sơ."
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Green Chemistry.
Nunes cũng lưu ý khả năng ứng dụng rộng rãi hơn của công việc này. "Polyolefin chỉ hòa tan trong một số dung môi như decalin. Việc tìm kiếm các dung môi thay thế, đặc biệt là dung môi dựa trên sinh học, không chỉ phù hợp với việc chế tạo màng," cô nói thêm.
