Mỗi năm, thế giới tạo ra hơn 460 triệu tấn nhựa. Do khó phân hủy, lượng rác thải này đang đặt ra nhiều thách thức đối với môi trường. Những phương pháp xử lý phổ biến như chôn lấp hoặc đốt không chỉ làm lãng phí nguồn tài nguyên mà còn có nguy cơ gây ô nhiễm.
Trước thực tế đó, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Nghiên cứu Tiên tiến Thượng Hải, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Phúc Đán đã phát triển một phương pháp mới nhằm tận dụng rác thải nhựa để sản xuất nhiên liệu hàng không.
Công nghệ được nghiên cứu tập trung vào polyolefin, chủ yếu là polyethylene và polypropylene. Đây là hai loại nhựa phổ biến, chiếm hơn 60% tổng lượng rác thải nhựa trên toàn cầu, đồng thời thuộc nhóm vật liệu khó phân hủy.
Phát triển chất xúc tác mới
Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp mới sử dụng chất xúc tác để phân cắt các chuỗi phân tử trong nhựa thành những phân tử hydrocarbon có đặc tính phù hợp với tiêu chuẩn nhiên liệu máy bay.
Một trở ngại đối với các công nghệ trước đây là quá trình hydro hóa polyolefin thường tạo ra nhiều khí methane thay vì sản phẩm nhiên liệu dạng lỏng.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã phát triển chất xúc tác kết hợp niken, coban và silica. Sự bổ sung coban giúp tăng hiệu quả xúc tác, đồng thời kiểm soát quá trình phân cắt các chuỗi carbon dài tốt hơn.
Nhờ đó, quá trình phản ứng tạo ra tỷ lệ cao hơn các hydrocarbon chứa từ 8 đến 16 nguyên tử carbon (C8-C16), nhóm hợp chất chủ yếu được sử dụng trong nhiên liệu máy bay phản lực.
Một điểm đáng chú ý khác là chất xúc tác này không cần sử dụng các kim loại quý có giá thành cao như một số công nghệ trước đây. Niken và coban có nguồn cung tương đối dồi dào và chi phí thấp hơn, qua đó tạo thêm khả năng ứng dụng công nghệ ở quy mô công nghiệp trong tương lai.
Tiềm năng giảm 80% phát thải
Theo kết quả nghiên cứu, nếu toàn bộ quy trình chuyển đổi được vận hành bằng năng lượng tái tạo, lượng phát thải khí nhà kính có thể giảm tới 80% so với phương pháp sản xuất nhiên liệu truyền thống.
Công nghệ vì vậy được kỳ vọng có thể đồng thời giải quyết hai vấn đề: tận dụng nguồn rác thải nhựa khó xử lý và tạo ra nhiên liệu hàng không theo hướng bền vững hơn.
Tuy nhiên, phương pháp này hiện mới dừng ở quy mô phòng thí nghiệm. Trước khi có thể thương mại hóa, nhóm nghiên cứu cần tiếp tục giải quyết nhiều vấn đề, trong đó có việc mở rộng quy mô sản xuất và làm sạch rác thải nhựa trước khi đưa vào quá trình phản ứng.
Các tạp chất có trong rác thải nhựa có thể ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của chất xúc tác, do đó việc xử lý nguyên liệu đầu vào là một trong những thách thức cần được khắc phục.
Nhóm nghiên cứu cho rằng, nếu vượt qua được những trở ngại về kỹ thuật và quy mô, công nghệ mới có thể mở ra hướng tận dụng rác thải nhựa để sản xuất nhiên liệu hàng không, góp phần thúc đẩy các giải pháp xử lý chất thải và phát triển năng lượng bền vững.
Hải Đăng
