Đột phá tái chế nhựa: Chất xúc tác giá rẻ loại bỏ nhu cầu phân loại

Một trong những rào cản lớn nhất trong quá trình tái chế nhựa hiện nay là sự đa dạng của các loại nhựa – mỗi loại có thành phần hóa học khác nhau, đòi hỏi phải được phân loại riêng biệt trước khi xử lý. Ngay cả khi có sự hỗ trợ từ công nghệ, việc phân loại vẫn tiêu tốn nhiều thời gian và chi phí, làm giảm hiệu quả của các chương trình tái chế.

Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Đại học Northwestern (Illinois, Hoa Kỳ) vừa công bố phát minh có thể thay đổi hoàn toàn cuộc chơi: một chất xúc tác giá rẻ có khả năng phân hủy chọn lọc một trong những loại nhựa dùng một lần phổ biến nhất mà không cần qua bước phân loại phức tạp. Kết quả nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Nature Chemistry.

Theo Giáo sư Tobin Marks, tác giả chính của nghiên cứu, chất xúc tác mới có thể bỏ qua hoàn toàn bước phân loại tốn kém đối với loại nhựa polyolefin, vật liệu tạo nên các sản phẩm quen thuộc như túi ni lông, màng bọc thực phẩm, chai bóp và bao bì dùng một lần khác. Với hơn 220 triệu tấn polyolefin được sản xuất mỗi năm trên toàn thế giới, nhưng chỉ từ 1–10% được tái chế, phát minh này mở ra triển vọng to lớn trong việc giảm thiểu rác thải nhựa.

Mặc dù chúng ta sản xuất hàng trăm triệu tấn sản phẩm nhựa gốc polyolefin mỗi năm nhưng chưa đến một phần mười trong số đó được tái chế trên toàn thế giới.

Điểm đặc biệt của chất xúc tác là cấu trúc "đơn điểm" dựa trên niken, cho phép nó ưu tiên cắt đứt các liên kết carbon–carbon, một trong những liên kết bền vững nhất trong nhựa polyolefin. Điều này giúp phân hủy có chọn lọc các phân tử nhựa thành hợp chất có giá trị như dầu và sáp lỏng, có thể tái sử dụng để sản xuất nhiên liệu hoặc chất bôi trơn công nghiệp.

Đồng tác giả Yosi Kratish nhấn mạnh: “Polyolefin cực kỳ bền vững, vì chúng không chứa liên kết yếu. Mỗi liên kết đều chắc chắn và rất ít phản ứng hóa học xảy ra. Việc phát triển được một chất xúc tác có thể tác động chọn lọc vào chúng là bước tiến đáng kể".

Không chỉ hiệu quả, chất xúc tác mới còn có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn và sử dụng ít khí hydro hơn so với các phương pháp tái chế truyền thống, yếu tố giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí đáng kể. Đặc biệt, nó còn tương thích với nhựa PVC (polyvinyl clorua), một loại nhựa thường gây ra tình trạng "ô nhiễm chéo" trong tái chế, khiến cả mẻ nhựa bị loại bỏ. Trong nghiên cứu, thậm chí PVC còn giúp đẩy nhanh quá trình xúc tác, một phát hiện ngoài mong đợi.

Với lượng nhựa toàn cầu dự kiến tăng gần gấp đôi từ 464 triệu tấn (năm 2020) lên 884 triệu tấn vào năm 2050, các giải pháp tái chế hiệu quả và linh hoạt đang trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Nhóm nghiên cứu hy vọng chất xúc tác của họ sẽ sớm được triển khai rộng rãi, góp phần vào cuộc chiến chống ô nhiễm nhựa trên toàn thế giới.

Tiểu My