Từ rác thải nhựa vô dụng đến dầu quý
của Katrine Damkjær, Đại học Kỹ thuật Đan Mạch
Ảnh: Unsplash/CC0
Các nhà nghiên cứu và doanh nhân đã phát triển một công nghệ mới có thể tạo ra dầu từ rác thải nhựa không thể tái chế. Loại dầu này có thể được sử dụng để sản xuất nhựa mới và các sản phẩm gốc dầu khác. Công nghệ này gần đây đã được sử dụng tại một cơ sở thương mại mới ở Tây Zealand, Đan Mạch.
Bạn có bao giờ tự hỏi có bao nhiêu (hoặc ít) rác thải nhựa (bao bì, hộp đựng và hộp sữa) bạn bỏ vào thùng tái chế thực sự được tái chế không? Xe chở rác vận chuyển rác đến cơ sở quản lý rác thải để phân loại và tái chế. Nhựa 'tốt' sẽ được tái chế và phần còn lại—quá bẩn, bị trộn lẫn hoặc bị hư hỏng để tái chế—sẽ được đốt.
Chỉ riêng ở Đan Mạch, khoảng 370.000 tấn rác thải nhựa được đốt mỗi năm. Theo Bộ Môi trường Đan Mạch, việc đốt rác thải nhựa chiếm một phần đáng kể trong lượng khí thải carbon từ nhiên liệu hóa thạch của Đan Mạch. Nói cách khác, có tiềm năng xanh rất lớn trong việc phát triển các phương pháp mới để tái chế nhiều rác thải nhựa hơn chúng ta hiện nay.
Nếu chúng ta cũng có thể giảm lượng rác thải nhựa không thể tái tạo, thì chúng ta có thể giảm nhu cầu về nguyên liệu thô không thể tái tạo cần thiết cho sản xuất nhựa—dầu và khí tự nhiên.
Do đó, một nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Duy Tân đã hợp tác với Đại học Roskilde và một số đối tác trong ngành để nghiên cứu các khả năng mới để tái chế rác thải nhựa. Dự án nghiên cứu RePlastic của họ đã chỉ ra rằng dầu có giá trị có thể được sản xuất từ chất thải nhựa vô dụng thông qua quá trình nhiệt phân.
"Tôi rất ngạc nhiên về tiềm năng to lớn của công nghệ nhiệt phân đối với hầu hết các phần nhựa không tinh khiết và hỗn hợp. Quá trình này có thể xử lý loại nhựa mà chúng tôi không có mục đích sử dụng nào khác. Điều này cho phép chúng tôi đưa nhựa hết hạn sử dụng trở lại chu trình và làm cho nó hữu ích trở lại,” Anders Egede Daugaard, Phó Giáo sư tại Kỹ thuật Hóa học DTU và người đứng đầu dự án RePlastic cho biết.
Nhựa không chỉ là nhựa
Để hiểu hết tâm huyết của Anders Egede Daugaard, bạn cần hiểu những thách thức của việc tái chế và phân loại rác thải nhựa thành các loại và phân số khác nhau. Số lượng các loại nhựa khác nhau với các đặc tính khác nhau hiện nay rất cao—chỉ cần nhìn vào rác thải nhựa của chính bạn, nơi bạn sẽ tìm thấy nhựa cứng, mềm, dẻo, có màu và trong suốt.
Chất thải nhựa thường được chia thành hai loại: công nghiệp và gia dụng. Chất thải nhựa công nghiệp thường đồng nhất hơn vì nó thường chỉ bao gồm một loại nhựa, trong đó cả chất phụ gia và quy trình sản xuất đều được biết đến. Mặt khác, rác thải sinh hoạt thường là hỗn hợp của nhiều loại và loại nhựa khác nhau. Nhựa sau đó được phân loại thành các phần khác nhau tùy thuộc vào tính chất và chất lượng.
Do các chất phụ gia hóa học khác nhau tùy theo đặc tính của từng sản phẩm nhựa nên rác thải nhựa của chúng ta cần phải được phân loại trước khi có thể tái chế theo quy trình cơ học tạo hạt, nung nóng và đúc lại thành các sản phẩm nhựa mới. Bạn không thể tạo ra nhựa chất lượng mới từ các loại nhựa hỗn hợp vì điểm nóng chảy và chất phụ gia khác nhau và thường hoàn toàn không xác định được.
Trong dự án RePlastic, Phó Giáo sư tại Đại học Duy Tân Anders Egede Daugaard và nhóm của ông đã đánh giá tiềm năng của một số vật liệu nhựa từ những phân đoạn nhựa ít giá trị nhất trong rác thải nhựa của chúng ta. Những phân đoạn này là nơi phần lớn rác thải nhựa gia đình của chúng ta kết thúc, cùng với rác thải nhựa công nghiệp đã được tái chế sáu hoặc bảy lần và do đó đã quá cũ để có thể tái chế bằng máy móc.
Nhiệt phân tạo ra những khả năng mới
Dự án RePlastic tập trung vào việc sử dụng nhiệt phân để tái chế hóa chất. Trong quá trình này, chất thải nhựa được nung ở nhiệt độ cao trong lò chứa đầy nitơ, gây ra sự phân tách các thành phần hóa học của vật liệu nhựa. Do không có oxy trong lò nên nhựa không cháy mà xảy ra quá trình khí hóa. Khí sau đó được ngưng tụ thành dầu nhiệt phân, có thể được sử dụng làm chất phụ gia trong nhiên liệu hoặc các sản phẩm nhựa mới.
Trong các phòng thí nghiệm tại Cơ sở Kỹ thuật Hóa học Đại học Duy Tân, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu những phân đoạn nhựa nào có khả năng được sử dụng cho quá trình nhiệt phân và nhựa cần phải tinh khiết đến mức nào. Việc đánh giá độ tinh khiết cần thiết cho dầu nhiệt phân và các ứng dụng của nó là trọng tâm chính của các đối tác dự án, vì điều quan trọng là liệu công nghệ này có thể được thương mại hóa hay không.
Kết luận ban đầu là để có được dầu nhiệt phân có thể sử dụng được cần một hệ thống rất sạch. Điều này có nghĩa là chất thải nhựa phải được phân loại và làm sạch kỹ lưỡng trước khi đưa vào lò nhiệt phân và dầu nhiệt phân thu được sau đó phải được chưng cất và tinh chế.
Tuy nhiên, dự án RePlastic cho thấy điều này thực sự không cần thiết. Công nghệ nhiệt phân có thể xử lý được các tạp chất trong rác thải nhựa hỗn hợp và bẩn thỉu của chúng ta.
Từ lò phản ứng thử nghiệm đến cơ sở công nghiệp
Khi RePlastic ra mắt vào tháng 1 năm 2020, mục tiêu là tạo cơ sở cho một giải pháp công nghệ có thể được thương mại hóa trong vòng vài năm vì lợi ích của quá trình chuyển đổi xanh. Mục đích là để thu hút các nhà đầu tư cho đối tác chính của dự án, Waste Plastic Upcycling (WPU), chuyên chuyển đổi chất thải nhựa thành các loại dầu khác nhau mà ngành công nghiệp có thể sử dụng để sản xuất các sản phẩm mới.
Mọi thứ đã tiến triển rất nhanh kể từ đó vì công nghệ này có khả năng mở rộng và nhu cầu về các công nghệ mới có thể xử lý các thành phần khác nhau trong rác thải nhựa của chúng ta ngày càng tăng. Ngay trong dự án nghiên cứu, WPU đã tìm được nhà đầu tư, xây dựng cơ sở nhiệt phân công nghiệp và thuê nhân viên.
"Chúng tôi đang nhận được rất nhiều sự quan tâm đến các công nghệ mạnh mẽ và hấp dẫn về mặt tài chính như của WPU, cả trong nước và quốc tế. Thực tế là rác thải nhựa không cần phải xử lý trước quá trình nhiệt phân với chúng tôi đã tạo ra sự khác biệt lớn, cả về mặt tài chính và liên quan đến việc đánh giá các tác động môi trường tiềm ẩn và tiêu thụ tài nguyên," Niels Bagge, Giám đốc điều hành của WPU cho biết.
Bởi vì công nghệ nhiệt phân giảm thiểu việc phân loại và tinh chế tiêu tốn nhiều tài nguyên nên đây là tiềm năng lớn để làm cho quá trình này bền vững hơn. Tuy nhiên, vai trò chính xác của công nghệ nhiệt phân trong hệ thống xử lý chất thải của chúng ta trong tương lai còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
"Công nghệ nhiệt phân chắc chắn có tiềm năng trong việc tái chế một số loại rác thải nhựa khó xử lý hơn. Trong tương lai, chúng ta cần đảm bảo tính đến cả việc lựa chọn nguyên liệu trong sản phẩm lẫn việc quản lý và xử lý chất thải trong hệ thống xử lý chất thải, và tái sử dụng nó làm nguyên liệu thô mới cho các ngành công nghiệp. Sử dụng nhiệt phân cho các phần nhựa hỗn hợp có thể đóng một vai trò quan trọng trong chu trình nhựa", cựu Giáo sư Thomas Fruergaard Astrup của DTU, người đã đánh giá tính bền vững của công nghệ tái chế và nhiệt phân nhựa trong dự án RePlastic, cho biết.
