Top Ý Tưởng Sáng Tạo Thế Giới Năm 2023 – Phương pháp mới chuyển hóa rác thải nhựa thành phụ gia cho đất nông nghiệp

Trong một nghiên cứu gần đây, Kandis Leslie Abdul-Aziz, PGS kỹ thuật hóa học và môi trường của UCR và các đồng nghiệp đã trình bày chi tiết một phương pháp mới, chuyển đổi chất thải nhựa thành dạng than có độ xốp cao, có diện tích bề mặt khổng lồ, khoảng 400 mét vuông theo 1 mét/1gam khối lượng.

Loại than này được sử dụng để thu giữ carbon và có thể bổ sung vào đất để tăng cường khả năng giữ nước và sục khí cho đất nông nghiệp. Than cũng có thể bón phân cho đất vì phân hủy tự nhiên. Nhưng PGS Abdul-Aziz cảnh báo, cần phải làm nhiều nghiên cứu hơn nữa để chứng minh công dụng của than trong trong nông nghiệp.

Quy trình biến nhựa thành than được phát triển tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật Marlan và Rosemary Bourns của Đại học California Riverside (UCR). Quy trình bao gồm việc trộn một trong hai loại nhựa phổ biến với chất thải từ ngô như thân, lá, vỏ trấu và lõi ngô, gọi chung là thân ngô. Hỗn hợp sau đó được nấu bằng nước nóng và nén với áp suất cao, quy trình này được gọi là carbon hóa thủy nhiệt.

Quy trình chuyển hóa nhựa thành than hoạt tính. Ảnh ACS Omega (2022).

Than có độ xốp cao được sản xuất bằng phương pháp sử dụng polystyrene, loại nhựa thường được dùng để đóng gói xốp và polyetylen terephthalate (PET), vật liệu nhựa được sử dụng để sản xuất chai nước và soda cùng vô số các sản phẩm khác.

Nghiên cứu này tiếp nối một nghiên cứu thành công trước đó, các nhà khoa học đã chứng minh được một phương pháp mới, sử dụng riêng thân cây ngô tạo ra than hoạt tính, được dùng để lọc các chất ô nhiễm từ nước uống. Trong nghiên cứu trước đó, than làm từ thân cây ngô, kích hoạt bằng kali hydroxit có thể hấp thụ 98% chất gây ô nhiễm vanillin từ những mẫu nước thử nghiệm.

Trong nghiên cứu sau đó, PGS Abdul-Aziz và nhóm nghiên cứu muốn xác định, liệu than hoạt tính, được sản xuất từ sự kết hợp giữa thân cây ngô và nhựa có thể là một phương tiện xử lý nước hiệu quả hay không. Nếu thành công, rác thải nhựa có thể được tái sử dụng để làm sạch ô nhiễm nước. Nhưng than hoạt tính làm từ hỗn hợp này chỉ hấp thụ khoảng 45% vanillin trong các mẫu nước thử nghiệm, chế phẩm không hiệu quả trong làm sạch nước, PGS cho biết.

Bà nói: “Chúng tôi đặt ra giả thuyết rằng, có thể vẫn còn một số phần tử nhựa còn sót lại trên bề mặt vật liệu, ngăn cản sự hấp thụ các phân tử vanillin trên bề mặt.”

Nhưng khả năng tạo ra than có độ xốp cao bằng phương pháp kết hợp nhựa và chất thải sinh khối thực vật là một khám phá quan trọng, được trình bày chi tiết trong báo cáo khoa học “Hiệu ứng hiệp đồng và đối kháng của quá trình đồng nhiệt phân nhựa và thân ngô để sản xuất than và than hoạt tính” đăng trên tạp chí ACS Omega. Tác giả chính là Mark Gale, cựu nghiên cứu sinh TS của UCR, giảng viên tại trường Harvey Mudd College. Sinh viên đại học UCR Peter Nguyễn và PGS Abdul-Aziz là đồng tác giả tương ứng.

PGS Abdul-Aziz nói. “Đây có thể là một loại than sinh học rất hữu ích vì đó là vật liệu có diện tích bề mặt rất cao. Sẽ rất phí nếu chúng ta chỉ dừng lại ở than và không biến vật chất này thành than hoạt tính, tôi nghĩ rằng có rất nhiều phương pháp hữu ích để sử dụng loại vật chất này.”

Về cơ bản, nhựa là một dạng rắn của dầu mỏ tích tụ trong môi trường, gây ô nhiễm, tạo ra rác thải độc hại và nguy hiểm, giết chết cá, chim và những động vật khác vô tình ăn phải. Nhựa cũng phân hủy thành các hạt vi nhựa, xâm nhập vào cơ thể con người, phá hủy tế bào và gây ra các phản ứng viêm nhiễm và miễn dịch.

Cho đến thời điểm này, chi phí tái chế nhựa đã qua sử dụng cao hơn chi phí sản xuất nhựa mới từ dầu mỏ. Từ nhận thức này, phòng thí nghiệm của PGS Abdul-Aziz đưa ra phương thức tiếp cận khác để tái chế. Đó là phương thức đưa các sản phẩm phế thải độc hại như nhựa và chất thải sinh khối thực vật trở lại nền kinh tế bằng giải pháp tái chế thành hàng hóa có giá trị.

PGS Abdul-Aziz nói: “Tôi nhận thấy, chúng ta có rất nhiều cách tiếp cận bất khả tri hơn đối với việc tái chế nhựa khi có thể tái chế vật liệu cùng với sinh khối, sản xuất than và sử dụng than có độ xốp cao để cải tạo đất. Đó là những gì chúng tôi đang cố gắng đạt được.”

Theo VN Express