Đột phá từ Đại học Monash: Công nghệ mới 'cách mạng hóa' quy trình tái chế nhựa

Công thức màng nanocomposite đột phá này được Monash hợp tác phát triển với CSIRO (Cơ quan Khoa học Quốc gia Úc) và Đại học Texas (Mỹ). Được công bố trên tạp chí khoa học Chemical Engineering Journal, nghiên cứu tập trung vào việc cải tiến quy trình glycol phân (glycolysis), một quy trình tái chế hóa học trong đó nhựa PET được phân rã bằng một chất hóa học dạng lỏng gọi là ethylene glycol. Nhựa PET là nguyên liệu thường được sử dụng trong sản xuất chai nước giải khát, bao bì thực phẩm và sợi dệt may.

Trong quá trình glycol phân (glycolysis), nhựa PET bị phân tách thành các hợp chất hóa học nền có giá trị. Tuy nhiên, quy trình này vẫn có chi phí cao do việc thu hồi và việc tái sử dụng ethylene glycol từ hỗn hợp phản ứng còn nhiều thách thức.

Thay vì sử dụng các phương pháp tiêu tốn nhiều năng lượng, nhóm nghiên cứu đã phát triển các màng nanocomposite có độ chọn lọc cao, hoạt động như bộ lọc giúp tách nước khỏi ethylene glycol. Điều này cho phép thu hồi ethylene glycol ở độ tinh khiết cao và tái sử dụng trong quá trình phân hủy polymer, giúp giảm lượng hóa chất sử dụng và cải thiện hiệu quả chi phí của quá trình tái chế hóa học.

Tiến sĩ Hamidreza Mahdavi cầm màng lọc tiên tiến do nhóm nghiên cứu Monash phát triển, được thiết kế để chọn lọc và tách các vật liệu có giá trị cùng tạp chất ở cấp độ phân tử. (Ảnh: Monash)

Tiến sĩ Hamidreza Mahdavi, tác giả chính và là nghiên cứu viên tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu của Đại học Monash, cho biết nghiên cứu này góp phần giải quyết một lỗ hổng lớn trong các hệ thống tái chế hiện nay: “Rác thải nhựa vẫn chứa nhiều hợp chất nền có giá trị.

Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy công nghệ màng có thể giúp thu hồi các hợp chất này hiệu quả hơn từ dòng tái chế PET, từ đó cho phép tái sử dụng thay vì để thất thoát. Không chỉ dừng lại ở việc thu hồi năng lượng từ nhựa đã qua sử dụng, chúng tôi đang cố gắng thu hồi các thành phần cấu tạo cần thiết để tạo ra vật liệu mới. Đây được xem là bước tiến quan trọng hướng tới mô hình tái chế nhựa theo định hướng kinh tế tuần hoàn”.

Nghiên cứu cho thấy phương pháp tách bằng màng lọc có thể vận hành trong các điều kiện tương thích với quy trình tái chế thực tế, mở ra khả năng triển khai ở quy mô công nghiệp trong tương lai. Giải pháp này có thể được ứng dụng cho nhiều dòng chất thải PET khác nhau, bao gồm chai lọ, bao bì, khay nhựa và vải dệt tổng hợp. Về lâu dài, sáng kiến được kỳ vọng sẽ góp phần giảm thiểu rác thải nhựa, cắt giảm phát thải, nâng cao hiệu quả kinh tế của hoạt động tái chế và thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế tuần hoàn.

Công trình này là bước phát triển tiếp theo của một chương trình nghiên cứu quy mô lớn. Trước đó, nhóm đã thực hiện đánh giá các công nghệ tiên tiến và xác định màng lọc là giải pháp đầy triển vọng, đồng thời công bố một bài báo chuyên sâu về việc đưa công nghệ này vào quy trình tái chế PET.

Nằm trong khuôn khổ dự án hợp tác giữa CSIRO và Đại học Monash, phối hợp cùng Đại học Texas tại Austin, nghiên cứu thực nghiệm mới này là bước tiến tiếp theo nhằm chứng minh tính khả thi của việc thu hồi ethylene glycol bằng màng lọc trong thực tế. Nhóm cũng đã lên kế hoạch cho các nghiên cứu sâu hơn để hoàn thiện công nghệ này.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng