Đột phá KHCN - Đổi mới sáng tạo.

Các nhà hóa học và những doanh nghiệp tái chế sáng tạo đang tìm cách biến găng tay, đầu pipet và các loại nhựa phòng thí nghiệm đã qua sử dụng thành những sản phẩm hữu ích.

Những điểm chính

• Nhiều khoa hóa học tại các trường đại học, thường do sinh viên khởi xướng, đang thử nghiệm các chương trình thu gom rác thải nhựa phát sinh trong phòng thí nghiệm.
• Các công ty tái chế truyền thống thường không chấp nhận găng tay dùng một lần, đầu pipet hay các loại nhựa phòng thí nghiệm khác do lo ngại nhiễm hóa chất.
• Một số phòng thí nghiệm và doanh nghiệp tái chế đang phát triển các quy trình mới và tiêu chuẩn linh hoạt hơn để xử lý nhựa phòng thí nghiệm đã qua sử dụng, biến chúng thành các sản phẩm mới.

Ngày nay gần như không thể tưởng tượng việc làm việc trong một phòng thí nghiệm hiện đại mà không sử dụng nhựa. Các nhà khoa học thường xuyên dùng găng tay dùng một lần, đầu pipet và ống tiêm nhựa. Những vật tư tiêu hao này giúp giảm nguy cơ nhiễm bẩn mẫu và tiết kiệm nhiều giờ rửa dụng cụ.

“Nhựa dùng một lần là một trong những ‘cái ác cần thiết’,” Kristen Weeks, người vừa nhận bằng tiến sĩ tại Đại học Bang Florida (FSU), cho biết. “Chúng ta làm khoa học để đưa ra các quyết định chính trị về môi trường và cách xã hội vận hành, nhưng trớ trêu là để làm được điều đó, chúng ta lại phải sử dụng rất nhiều nhựa dùng một lần.”

Phần lớn các vật dụng nhựa trong phòng thí nghiệm không được chấp nhận tái chế do cấu tạo phức tạp và nguy cơ tiếp xúc với hóa chất nguy hại. Thay vào đó, chúng thường bị đốt hoặc xử lý bằng phương pháp nhiệt phân. Tuy nhiên, đối với Weeks và nhiều nhà khoa học trẻ khác, niềm tin rằng có thể làm tốt hơn đang thúc đẩy nhiều sáng kiến tái chế mang tính cộng đồng trên toàn thế giới. Họ đang hợp tác với các doanh nghiệp xử lý nhựa sáng tạo để giải quyết vấn đề rác thải nhựa trong ngành hóa học.Tác động lan tỏa từ các sáng kiến của sinh viên

Khi lần đầu bước vào phòng thí nghiệm năm 2014, hai sinh viên Đại học College of Charleston là Evan Bailey và Caroline Gilmer đã rất bất ngờ trước lượng nhựa dùng một lần khổng lồ trong các buổi thực hành, đặc biệt là găng tay.

Với hơn 1.000 sinh viên tham gia các lớp thí nghiệm, họ ước tính riêng khoa hóa học và hóa sinh của trường đã sử dụng khoảng 54.000 chiếc găng tay mỗi học kỳ, tương đương hơn 180 kg rác thải nhựa.

Năm 2017, Bailey và Gilmer bắt đầu xây dựng đề xuất dự án và xin khoản tài trợ 5.000 USD từ Ủy ban Dự án Sinh viên ECOllective của trường. Chương trình tái chế găng tay chính thức được triển khai năm 2018. Sau khi nghiên cứu nhiều lựa chọn, họ quyết định hợp tác với công ty quản lý chất thải tư nhân TerraCycle và đặt 36 thùng thu gom tái chế trong các tòa nhà khoa học.

Quy trình tương đối đơn giản: trường đại học đặt các hộp tái chế chuyên dụng từ TerraCycle và gửi lại cho công ty khi hộp đầy. TerraCycle sau đó xử lý nhựa và biến chúng thành nhiều sản phẩm mới. Tuy nhiên, chi phí ban đầu khá cao—311 USD cho một thùng cỡ trung, bao gồm cả chi phí xử lý và vận chuyển—có thể là rào cản đối với nhiều chương trình.

Theo Kate Mullaugh, nhà hóa học môi trường tại trường và là người bảo trợ chương trình, thách thức lớn nhất là duy trì nguồn tài chính. “Chúng tôi phải chịu thêm chi phí để tái chế găng tay, trong khi chi phí vận hành phòng thí nghiệm ngày càng tăng,” bà nói.

Dù vậy, tác động của chương trình là rất đáng kể. Mullaugh cho biết sáng kiến này giúp truyền cảm hứng cho thế hệ sinh viên mới và luôn thu hút nhiều tình nguyện viên tham gia.
Sáng kiến lan sang các trường đại học khác

Kristen Weeks từng tham gia chương trình tái chế tại Charleston trước khi học cao học tại Đại học Bang Florida năm 2020. Mùa hè năm sau, cô cùng nghiên cứu sinh Carley Reid tiến hành kiểm toán lượng nhựa dùng một lần trong khoa hóa học.

Kết quả cho thấy mỗi tháng khoa này sử dụng trung bình:

• gần 16.000 đôi găng tay
• 6.500 đầu pipet
• 4.000 ống tiêm nhựa

Nhận thấy quy mô vấn đề, hai người đã đề xuất chương trình tái chế găng tay và xin tài trợ từ văn phòng phát triển bền vững của trường. Chỉ trong vòng một năm, các thùng tái chế TerraCycle đã được đặt tại mọi tầng của các tòa nhà nghiên cứu hóa học.

Ban đầu nhiều người tỏ ra băn khoăn: loại nhựa nào được phép bỏ vào thùng, và liệu việc trộn các loại găng tay dính hóa chất khác nhau có an toàn hay không. Nhóm nghiên cứu đã đặt nhiều bảng hướng dẫn chi tiết.

Chương trình chỉ thu gom găng tay ít bị nhiễm hóa chất, và một số phòng thí nghiệm vẫn không tham gia nếu sử dụng các tác nhân sinh học nguy hiểm. Sau khi giải đáp các lo ngại về an toàn, chương trình đã nhận được sự hưởng ứng rộng rãi. Trong năm đầu tiên, gần 90 kg găng tay đã được tái chế.

Công nghệ tái chế găng tay

Các chương trình như vậy mới xuất hiện ở nhiều trường đại học, nhưng TerraCycle đã phát triển công nghệ tái chế găng tay từ đầu những năm 2010. Công ty có trụ sở tại New Jersey, hoạt động tại hơn 12 quốc gia, với mục tiêu tái chế những loại chất thải vốn được coi là không thể tái chế.

Theo nhà khoa học trưởng Ernel Simpson, công ty từng nghiên cứu tái chế nhiều loại rác khó xử lý như đầu lọc thuốc lá, tã giấy hay kẹo cao su.

Găng tay phòng thí nghiệm thường được làm từ cao su nitrile, một copolymer của acrylonitrile và butadiene. Loại vật liệu này chịu được nhiều hóa chất và nhiệt độ, nhờ cấu trúc liên kết chéo giữa các chuỗi polymer. Chính đặc tính này khiến nó trở nên lý tưởng cho găng tay phòng thí nghiệm, nhưng cũng khiến việc tái chế trở nên khó khăn.

Sau một năm nghiên cứu, TerraCycle phát triển quy trình xử lý gồm nhiều bước:

1.Phân loại quang học để tách găng nitrile khỏi găng latex hoặc PVC.

2.Làm đông lạnh ở nhiệt độ cực thấp để khiến vật liệu trở nên giòn.

3.Nghiền thành bột cao su mịn.

4.Nấu chảy và phối trộn phụ gia để tạo ra vật liệu tái chế.

Bột cao su thu được có thể dùng để sản xuất nhiều sản phẩm như ghế công viên, ngói lợp mái hoặc tấm cao su nitrile.

Hiện TerraCycle xử lý khoảng 2,6 triệu chiếc găng tay mỗi năm tại 22 quốc gia. Công ty cũng liên tục cải tiến công nghệ. Gần đây họ chuyển sang sử dụng công nghệ nghiền bằng tia khí (jet milling), trong đó các hạt nhựa va chạm với nhau dưới luồng khí nén tốc độ cao để tạo ra bột siêu mịn, tiêu thụ ít năng lượng hơn.

Xử lý các loại nhựa phòng thí nghiệm khác

Dù găng tay là loại rác thải phổ biến nhất, chúng chỉ là một phần của vấn đề. Các vật liệu như đầu pipet hay ống tiêm nhựa thường khó tái chế hơn, đặc biệt khi bị nhiễm hóa chất.

Đây là lĩnh vực mà các công ty chuyên biệt nhỏ hơn như RecycleLab tại Anh đang tìm kiếm cơ hội. Theo CEO Danielle Stephens, nhiều công ty quản lý chất thải coi các vật dụng này là nguy hiểm dù thực tế nhiều trường hợp không phải vậy.

RecycleLab cung cấp dịch vụ kiểm toán rác thải phòng thí nghiệm, đánh giá khối lượng rác, lượng phát thải carbon và đề xuất các phương án xử lý thân thiện môi trường hơn.

Công ty chấp nhận cả nhựa đã khử nhiễm và nhựa chưa nhiễm bẩn. Các vật liệu được phân loại thủ công theo polymer—chủ yếu là polypropylene, polystyrene, PET và HDPE—sau đó nghiền nhỏ và ép thành viên nhựa.

Những viên nhựa tái chế này được bán cho các nhà sản xuất để làm ra các sản phẩm mới như phụ kiện nhà bếp, giá đỡ ống nghiệm hoặc hộp đựng đầu pipet.

Thay đổi văn hóa trong phòng thí nghiệm

Cách tiếp cận minh bạch và cụ thể của các công ty tái chế đã thu hút nhiều tổ chức nghiên cứu lớn. Trường Y học Sir William Dunn của Đại học Oxford hiện tái chế khoảng 500 kg nhựa phòng thí nghiệm đã khử nhiễm và 400 kg găng tay mỗi năm.

Trong 5 năm qua, trường đã tái chế gần 1 tấn nhựa, lượng rác trước đây sẽ bị đốt.

Theo Saroj Saurya, trưởng nhóm “Green Group” của trường, thách thức lớn hiện nay không nằm ở công nghệ mà ở khâu quản lý và tổ chức. Tuy nhiên, thế hệ nhà khoa học trẻ đang thúc đẩy sự thay đổi mạnh mẽ.

“Các nhà nghiên cứu trẻ muốn công việc của họ phù hợp với các giá trị bền vững,” bà nói. “Chúng tôi đã chứng minh rằng với các tình nguyện viên, hệ thống rõ ràng và đối tác phù hợp, có thể tái chế an toàn nhiều loại nhựa phòng thí nghiệm hơn chúng ta từng nghĩ.”