Các nhà khoa học ở Đức đã thành công trong việc tổng hợp một loại nhựa dẻo và bền từ dầu thực vật, có thể tái chế dễ dàng và phù hợp với công nghệ in 3D.

Các chuyên gia đang cố gắng phổ biến loại nhựa 'kỳ diệu' này cho mọi người.

Các chuyên gia hóa học Đức vừa phát triển thành công một loại vật liệu thay thế nhựa dẻo polyethylene. Bằng cách tái cấu trúc lại cấu trúc phân tử nhựa, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một loại nhựa hiệu quả gấp 10 lần sản phẩm cũ và có thể tái chế dễ dàng hơn bằng phương pháp hóa học.

Trong một báo cáo mới được xuất bản trên tạp chí Nature, loại nhựa mới này, có nguồn gốc từ dầu thực vật, không gây hại cho môi trường và có thể thay thế được nhựa được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch mà chúng ta đang sử dụng.

Hầu hết các quy trình tái chế hiện nay đều dựa trên công nghệ cơ khí. Rác nhựa sẽ được cắt và xử lý để tạo ra vật liệu nhựa mới. Quy trình tái chế bằng phương pháp hóa học đòi hỏi nhiệt độ cao hoặc chất hóa học để phá vỡ chuỗi phân tử nhựa.

Một trong những thách thức lớn của quy trình tái chế hóa học là tính dẻo dai và bền bỉ của nhựa. Cấu trúc polyethylene, loại nhựa dẻo phổ biến nhất, sẽ phân rã ở nhiệt độ 600 độ C. Ngoài ra, quy trình tái chế polyethylene bằng chất hóa học thường không đạt hiệu quả lớn.

“Khả năng ổn định của chuỗi hydrocarbon là một thách thức lớn”, Stefan Mecking, tác giả chính của nghiên cứu mới và cũng là người dẫn đầu trong lĩnh vực khoa học vật liệu tại Đại học Konstanz (Đức) cho biết. “Để thực sự phân hủy chúng thành phân tử nhựa, chúng ta cần nhiệt độ cao và tiêu tốn lượng năng lượng lớn, nhưng kết quả không như mong đợi”.

Loại nhựa mới do ông Mecking và đồng nghiệp phát triển có các liên kết hóa học dễ gãy, giúp quá trình tái chế hóa học hiệu quả hơn nhiều. Đặt loại nhựa này vào ethanol hoặc methanol, thêm chất xúc tác và đặt trong môi trường nhiệt độ 120 độ C, nhựa sẽ nhanh chóng phân hủy. Ngay cả khi không có chất xúc tác, quá trình tái chế chỉ cần nhiệt độ 150 độ C là đủ.

Sau khi thu được sản phẩm tái chế, các nhà nghiên cứu đã làm nguội và tinh chế thứ nhựa đã tan chảy, sau đó tiến hành lọc. Khi thử nghiệm với nhựa polycarbonate, nhóm nghiên cứu thu được tới 96% vật liệu tạo nên thứ nhựa tổng hợp.

Trong nghiên cứu mới, các nhà hóa học đã phát hiện ra rằng quá trình tái chế hoạt động tốt với nhựa chứa màu sắc hoặc phụ phẩm như sợi cacbon, những yếu tố thường làm khó khăn cho quá trình tái chế cơ khí. Họ chọn dầu thực vật làm nguồn nguyên liệu của nhựa vì dầu thực vật chứa những chuỗi phân tử dài, đồng thời là vật liệu thân thiện hơn so với dầu thô thường được sử dụng để sản xuất nhựa.

Loại nhựa mới có sức bền tương đương với nhựa polyethylene, đồng thời cũng rất phù hợp với công nghệ in 3D. Sau quá trình tái chế, nhựa từ dầu thực vật vẫn giữ nguyên các đặc tính của mình.

Một trong những trở ngại lớn nhất đối với việc phổ biến loại vật liệu mới này là chi phí cao. Ethylene được coi là “vật liệu cơ bản giá rẻ nhất cho ngành công nghiệp hóa học”, vì vậy việc cạnh tranh với polyethylene ở thời điểm hiện tại là khó khăn về mặt kinh tế.

Hiện tại, giáo sư Mecking và các đồng nghiệp đang tiếp tục nghiên cứu về tính khả thi của loại nhựa mới trong công nghệ in 3D. Ông nói thêm về việc phát triển tiếp loại nhựa mới và tìm cách tăng cường quy mô sản xuất.

Theo Bản Tin Học Thuật