Các nhà khoa học tìm ra loại nhựa tái sử dụng đầu tiên trên thế giới

Tin vui dành cho các nhà vận động môi trường và bất kể một ai trong số chúng ta quan tâm đến vấn đề rác thải nhựa toàn cầu: một nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học Colorado, Hoa Kỳ mới phát triển thành công một loại nhựa có thể tái chế hoàn toàn, không phụ thuộc nguyên liệu dầu mỏ và thậm chí dễ dàng bị phân hủy bởi sinh vật sống. Điều này sẽ thay đổi mọi thứ trong cách chúng ta tiêu thụ và tái sử dụng nhựa ngày nay.

Tất cả các sản phẩm nhựa ngày nay chỉ có thể tái chế một phần.

Loại nhựa mới được phát triển dựa trên một chất hóa học mang tên Gamma-Butyrolactone (GBL). Trước đây, GBL đã từng được nhiều nhà khoa học nhắc đến trong tài liệu của họ. Nó thể hiện một cấu trúc hóa học quá ổn định và khó có thể được sử dụng để sản xuất nhựa.

Mặc dù vậy, nhóm nghiên cứu của Đại học Colorado đã quyết tâm thử làm điều "không thể" này. "Chúng tôi nghi ngờ rằng những báo cáo trước đây về GBL là không chính xác", Eugene Chen, một nhà hóa học trong nhóm cho biết.

Tại thời điểm hiện tại, các số liệu thống kê chỉ ra rằng trung bình mỗi người tiêu thụ tới 90kg polymer tổng hợp mỗi năm. Phần lớn trong số đó là nhựa không thể phân hủy hay tái chế. Hơn 299 triệu tấn nhựa được sản xuất mới vào năm 2013 và vận tốc tăng của con số này khoảng 4%.

Mỗi tháng, đại dương của chúng ta phải hứng chịu thêm hơn 1 triệu tấn nhựa. Điều này là nguyên nhân của 5250 tỷ hạt nhựa trôi nổi trong nước biển, gây thiệt hại 13 tỷ USD mỗi năm cho hệ sinh thái, nghề cá và du lịch.

Một biển nhựa tại Belize, Trung Mỹ.

Tại Mỹ, chỉ khoảng 2,8 triệu tấn nhựa, tương đương 9%, tìm đến những nhà máy tái chế trong năm 2012. Số còn lại, 32 triệu tấn bị thải bỏ. Trong khi nhiều vỏ chai nhựa đều có một biểu tượng tái chế, nó cũng chỉ có thể được sử dụng lại ở một mức độ nào đó. Nhựa tái chế có thể được pha thêm nhựa mới để kéo dài tuổi thọ, nó không thể hoàn toàn quay lại một quy trình tái chế hoàn hảo.

Các vấn đề này xảy ra tương tự với các loại nhựa sinh học có trên thị trường ngày nay. Quá trình kéo dài vòng đời của nhựa sinh học thậm chí còn có thể sản sinh ra một số sản phẩm phụ không mong muốn. "Xu hướng hiện nay đang thiên về sản xuất nhựa sinh học dễ phân hủy. Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa có một lời giải hoàn hảo", Chen nói.

Đó là lí do tại sao polymer GBL của các nhà khoa học đến từ Đại học Colorado trở thành một ứng viên sáng giá cho vị trí nhựa tái chế 100%. Chỉ cần đun nóng polymer này trong khoảng 220-300^oC, nó sẽ tự động phân rã thành các đơn phân tử GBL. Khi ta thu được đơn phân tử, chúng lại có thể kết hợp trở lại thành polymer, nếu nhiệt độ môi trường hạ xuống -40^oC.

Một đơn phân tử Gamma-Butyrolactone (GBL).

Trong suốt 10 năm, nhiều nhà khoa học đã tìm cách tương tự để làm điều này nhưng họ đều thất bại. Eugene Chen và các đồng nghiệp của ông, bằng sự kiên trì, cuối cùng đã giải được bài toán kết hợp GBL thành polymer. Họ đã sử dụng các chất xúc tác khác nhau để thay đổi hình dạng phân tử của polymer thu được.

Polymer GBL được Chen và đồng nghiệp khẳng định sở hữu những tính chất hóa học tương đương nhựa sinh học P4HB ngày nay. Không những thế, tính ưu việt trong khả năng tái chế 100% khiến nó là ứng viên hoàn hảo cho việc thay thế P4HB trong tương lai.

Kết quả nghiên cứu của Chen và đồng nghiệp được công bố trên tạp chí Nature Chemistry. Ông cũng đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho loại polymer GBL của mình. Trong thời gian tới, Chen hi vọng có thể sớm tìm ra cách tối ưu hóa chi phí sản xuất, đưa polymer GBL vào thay thế các loại nhựa thông thường ngay nay.