Các chất xúc tác sử dụng trong tái chế nhựa

Các chất xúc tác sử dụng trong tái chế nhựa<br /> <br /> Hiện nay, chai nhựa PET bị ném vào trong thùng rác cuối cùng sẽ được nghiền nhỏ<br /> và tái sử dụng để sản xuất áo len hoặc thảm, nhưng sẽ không được chuyển đổi thành chai<br /> đựng nước khác. Các chất xúc tác do các nhà nhà nghiên cứu tại IBM và Stanford, Hoa<br /> Kỳ chế tạo, có thể thực hiện được quá trình này với chi phí hiệu quả để phá vỡ nhựa<br /> polyethylene terephthalate hay PET thành các hóa chất thành phần để tái sử dụng cho<br /> chai nhựa. Công ty này đang nghiên cứu thử nghiệm chất xúc tác tái chế PET trên quy<br /> mô lớn để triển khai sử dụng ở quy mô công nghiệp.<br /> Hầu hết chai nhựa đựng đồ uống được sản xuất từ PET, là những loại thuộc hạng đầu<br /> bảng. Đặc biệt là, nhựa được rửa sạch, nghiền bằng máy và trộn lẫn với PET “tinh khiết”<br /> tạo thành một loại polyme không thích hợp cho việc sản xuất bao bì nhưng có thể được<br /> dùng sản xuất các sản phẩm thứ yếu, gồm quần áo và vật liệu làm thảm.<br /> Dennis Sabourin, Giám đốc điều hành Hiệp hội tài nguyên Container PET quốc gia<br /> cho rằng: Tái chế cơ học hơn là hóa học được sử dụng đối với PET vì phá vỡ polyme<br /> thành các thành phần hóa học rất tốn kém. Hiện nay có 2 phương pháp bằng phản ứng<br /> hóa học, nhưng tốn nhiều năng lượng và chi phí cao nên đã bị loại bỏ. Thậm chí sử dụng<br /> các chất xúc tác hiện nay có thể kéo dài các phản ứng tái chế, nhưng các quy trình này<br /> cần được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao và mất nhiều thời gian.<br /> Công trình nghiên cứu của các nhà nghiên cứu ở IBM và Stanford đăng trên tạp chí<br /> Macromolecules, đã phát triển một số chất xúc tác mới trong đó 1 chất xúc tác có thể<br /> được dùng để tái chế hóa học PET trong thời gian ngắn ở nhiệt độ 75ºC. PET được tạo<br /> thành từ 2 nguyên liệu, một là axit hữu cơ, hai là etylen glycol có giá tương đối cao. Chất<br /> xúc tác này hoạt động trong dung dịch etylen glycol. Khi cắt nhỏ các chai nước đưa vào<br /> dung dịch, chất xúc tác làm cho axit hữu cơ phản ứng với etylen glycol trong dung dịch<br /> tạo thành PET có chất lượng như PET được sử dụng để sản xuất chai ban đầu.<br /> Các chất xúc tác mới là kết quả của dự án nghiên cứu kéo dài một thập kỷ nhằm tìm<br /> ra các biện pháp hiệu quả để sản xuất các polyme sử dụng làm lớp cách điện cho các chíp<br /> máy tính. Các lớp cách điện này thông thường phải sử dụng những chất xúc tác chứa kim<br /> loại. Chất xúc tác kim loại có hoạt tính cao, nhưng lại khó loại bỏ khi mà phản ứng diễn<br /> ra, để lại các tạp chất nhỏ gây ảnh hưởng đến hiệu suất của chíp. Các tạp chất kim loại<br /> cũng có thể rò rỉ ra ngoài trở thành chất gây ô nhiễm môi trường khi đến cuối vòng đời<br /> chíp được thải loại. James Hedrick, nhà khoa học hàng đầu thuộc Trung tâm Nghiên cứu<br /> Almaden, IBM ở San Jose, CA cho rằng xử lý chất xúc tác chứa kim loại chi phí rất cao,<br /> do đó họ đã bắt đầu tìm kiếm một phương pháp mới để sản xuất các polyme.<br /> Các nhà nghiên cứu ở IBM đã chuyển đổi các chất xúc tác hữu cơ có dạng giống như<br /> các enzyme sinh học.<br /> Các chất xúc tác hữu cơ thường bị phê phán mạnh mẽ vì chúng có hoạt tính thấp và<br /> cần một khối lượng lớn mới thực hiện được hết một phản ứng. Các nhà khoa học đã tìm<br /> ra các chất xúc tác cùng loại có hoạt tính như các chất xúc tác kim loại, một số chất xúc<br /> tác kết hợp hiệu quả với các vật liệu cách nhiệt dùng cho chíp máy tính và một số khác<br /> thích hợp cho PET. Các nhà nghiên cứu ở IBM đã lập mô hình hoạt tính của các chất xúc<br /> tác và tiến hành thử nghiệm.<br /> Robert Waymouth, GS về hóa học đại học Stanford cho rằng: Chất xúc tác tái chế<br /> PET, một phân tử có tên gọi carbene, được kích thích bởi vitamin B1. Các nhà nghiên<br /> cứu dự đoán, một phân tử hữu cơ nhỏ cùng loại sẽ làm tốt vai trò xúc tác các phản ứng<br /> kết hợp các este tạo thành các polyme mạch dài.<br /> Các nhà nghiên cứu ở IBM sẽ cộng tác với các nhà khoa học tại King Abdulaziz City<br /> for Science and Technology ở Saudi Arabia để thử nghiệm tái chế hóa học PET trên quy<br /> mô lớn. Trong những thử nghiệm ban đầu, họ sẽ tập trung vào việc phá vỡ polyme thành<br /> các phần tử nhỏ. Tuy nhiên, công ty cũng đã đạt được những kết quả tích cực trong việc<br /> sử dụng các chất xúc tác hữu cơ để khử polymer PET tạo thành các vật liệu chuyên dụng<br /> như nguyên liệu nhựa có độ bền cao, có giá trị hơn nhưng lại đắt hơn so với sử dụng các<br /> phương pháp khác.<br /> Nguồn: technologyreview.com<br />