Biến rác thải nhựa thành thép

Một ngày nào đó túi nhựa đi chợ của bạn sẽ được biến thành thép để làm xe hơi. Thay vì bỏ đi, nhựa polyethylene (PE), thường dùng làm túi ni lông, chai nhựa và một số đồ dùng bằng chất dẻo…, được tái chế thành một loại nguyên liệu thô đồng thời là một nguồn năng lượng cho việc sản xuất sắt và thép. Vấn nạn rác thải nhựa sẽ không còn làm đau đầu các nước nhờ công nghệ tái chế rác thải nhựa của giáo sư Veena Sahajwalla ở Trường Đại học New South Wales (UNSW), Australia.

Biến nhựa thành sắt, thép

Bạn có bao giờ tự hỏi nhựa – một vật liệu rất khó phân hủy – được tái chế thế nào? Ước tính sản phẩm nhựa trên toàn cầu hiện vượt quá 80 triệu tấn một năm và chỉ một tỷ lệ nhỏ được tái chế. Lý do là chỉ có vài loại nhựa dễ dàng tái chế còn phần lớn không thể bởi chúng là những phức hợp Polymer công nghiệp hoặc chứa chất gây ô nhiễm như keo hoặc kim loại.

Hướng đến phát triển bền vững, bảo vệ môi trường, Australia khuyến khích tái chế rác nhựa. Nhiều công ty đã bỏ công làm việc này, tái chế rác nhựa thành nhiều sản phẩm mới dùng trong đời sống hàng ngày, nhưng phải mất rất nhiều công sức.

Công ty Kỹ thuật Composite ở Melbourne (ACT) đã mất 9 năm nghiên cứu để biến hàng loạt vật dụng bằng nhựa như nón cứng, vỏ điện thoại di động và máy tính, rác thải bao bì và xây dựng, khay đựng thịt gà, ống nước… thành một vật liệu mới là cọc hàng rào. Chính vì thế việc giáo sư Sahajwalla nghiên cứu phát triển thành công công nghệ mới sử dụng nhựa thải trong quy trình sản xuất sắt và thép – hai nguyên vật liệu không thể thiếu trong công nghiệp và xây dựng - thật sự là bước đột phá gây kinh ngạc.

Giáo sư Sahajwalla hiện nghiên cứu, giảng dạy tại khoa khoa học công nghệ vật liệu thuộc UNSW, đứng đầu chương trình chế biến nguyên liệu bền vững của khoa này. Bà cho rằng nhựa chỉ là một dạng khác của carbon. Khi đi vào sản xuất sắt và thép thì về cơ bản không có gì khác nhau giữa polyethylene (nhựa PE) và các nguồn tài nguyên thiên nhiên khác, chẳng hạn như than đá.

Nhóm nghiên cứu của Sahajwalla đã chứng minh than đá sử dụng trong sản xuất thép có thể thay thế bằng nhựa. Thép là một hợp kim của sắt và carbon. Và nguồn carbon này thường là than đá hoặc than cốc. Và bà đã tìm ra một nguồn nguyên liệu carbon khác tại các bãi rác nơi có hơn 1 triệu tấn rác nhựa mỗi năm ở Australia. Thành phần cấu tạo nên polyethylene có khoảng 15% hydrogen – một nguồn năng lượng tiềm năng cho quá trình đốt lò cao – và 85% carbon, xấp xỉ hàm lượng carbon trong than đá chất lượng cao dùng luyện thép.

Rác nhựa có thể làm thay công việc của than đá cho công nghiệp sắt và thép. Điều này thật đáng phấn khích bởi có quá nhiều rác nhựa ở Australia cũng như trên thế giới. Công nghiệp thép cung cấp cho các công ty Australia và thế giới để làm ra xe hơi, xây nhà, xây cầu và cả đồ dùng nhà bếp.

Ý tưởng này đã được giáo sư Veena chứng minh qua thử nghiệm nhiều loại vật liệu rác thải nhựa trong lò luyện ở nhiệt độ 1.6000C. Cái mà bà thấy vượt xa hứa hẹn: có thể thay thế đến 30% than đá vốn sản sinh nhiều khí thải gây hiệu ứng nhà kính bằng nhựa tái chế, và bà còn nhắm nâng cao tỷ lệ này.

Trong những điều kiện được kiểm soát, giáo sư Sahajwalla đã thí nghiệm với nhiều hỗn hợp nhựa nghiền thành bột khác nhau và than đá bằng cách đưa chúng vào một lò luyện. Bà cho biết khi đưa nhựa vào một lò nấu chảy ở nhiệt độ hơn 1.5000C thì thấy carbon từ nhựa có thể tan vào trong sắt.

Thật tuyệt vời bởi giờ đây hoàn toàn có thể biến rác thải nhựa thành nguyên liệu cho ngành công nghiệp này đồng thời giúp giảm sử dụng than đá trong quá trình sản xuất. Điều này không chỉ giúp bảo tồn tài nguyên của Australia nhờ giảm tiêu dùng than đá, mà nó cũng giúp làm giảm bớt vấn nạn rác thải nhựa khổng lồ. Theo bà nếu muốn tiến lên theo con đường bền vững thì nhất thiết phải đi con đường này.

Giải pháp mới cứu môi trường

Năm 2002, năm có số liệu gần đây nhất, Australia đã sử dụng gần 1,2 triệu tấn nhựa nhưng tái chế chỉ vào khoảng 13%. Trong 1 triệu tấn rác thải còn lại, polyethylene chiếm khoảng một nửa.

Nếu chỉ 5% than đá nước này hiện dùng trong các lò cao được thay thế bằng polyethylene đã tái chế thì Australia đã tiết kiệm được khoảng 40.000 tấn than đá một năm. Đó là con số than đá dùng sản xuất khoảng 80.000 tấn sắt.

Một vấn đề còn đang đặt ra là liệu việc đốt cháy polyethylene có thể phóng thích chất gây ô nhiễm không khí không mong muốn? Nhóm nghiên cứu cho biết họ cần nghiên cứu thêm. Tuy nhiên các lò đốt rác thường hoạt động vào khoảng 1.0000C, trong khi một lò cao hoạt động ở 1.5000C đến 1.6000C và dễ dàng đốt cháy nhựa triệt để hơn, với ít hơn chất gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa polyethylene thật sự ít tạp chất hơn than đá, chẳng hạn như lưu huỳnh và oxide, thế nên nó ít để lại cặn bã sau khi đốt.

Kỹ thuật mới này đem lại 2 thuận lợi đáng kể: một, đây sẽ là bước đi chính yếu hướng đến giải quyết vấn nạn toàn cầu về loại bỏ rác thải nhựa một cách bền vững cho môi trường; hai, giúp ngành công nghiệp này giảm bớt sự dựa vào than cốc vốn tạo ra khí thải gây hại đáng kể.

Những phát hiện của Sahajwalla xuất phát từ công việc nghiên cứu của bà về những nguyên liệu khác dùng trong sản xuất sắt và thép. Những cộng sự ở Nhật Bản, Giáo sư Masanori Iwasi của Đại học Kyoto, là người đầu tiên có ý tưởng dùng rác thải nhựa như một nguyên liệu trong lò cao sản xuất sắt, nhưng bà là người đầu tiên phát triển công nghệ dùng nhựa thải trong lò luyện sản xuất sắt.

Sahajwalla đã giới thiệu công trình của bà đến giới truyền thông, các trường và giới doanh nghiệp như một phần của chương trình Fresh Innovator – một sáng kiến quốc gia - để đưa công trình của các nhà đổi mới này đến với công chúng.

LỆ THƯ (Theo ABC, UNSW)