VINACHEM

Một trong những vấn đề lớn nhất đối với chất dẻo hiện đại ngày nay là phần lớn chúng không bao giờ được sản xuất với ý định sẽ được tái chế sau khi sử dụng. Chỉ trong vài thập niên gần đây các nhà khoa học polyme mới bắt đầu tìm cách tạo ra những sản phẩm có thể được tái chế nhiều hơn.

Ngày nay, đứng trước những quy định cấm sử dụng các chất dẻo sử dụng một lần và sự ra đời của nền kinh tế tuần hoàn, các nhà sản xuất chất dẻo đã bắt buộc phải chú trọng vào khả năng tái sử dụng của các sản phẩm polyme.

Nhưng thách thức lớn đối với việc tái chế polyme nằm ở chỗ, các monome trong polyme đã được liên kết hóa học với những phụ gia, ví dụ các chất hóa dẻo, khiến cho quá trình tái chế trở nên phức tạp hơn nhiều.

Khi tái chế chất dẻo, người ta thường cắt nhỏ chúng và nấu chảy để tạo ra sản phẩm mới. Nhưng khó có thể dự báo những tính chất mà vật liệu mới sẽ giữ lại được từ vật liệu gốc ban đầu. Những tính chất khó dự báo này đã ngăn không cho chất dẻo trở thành biểu tượng tái chế của nền kinh tế tuần hoàn.

Theo kết quả điều tra của các cơ quan chính phủ anh tháng 8-2018, chỉ một phần ba phế thải chất dẻo có thể được tái sử dụng, phần còn lại được đưa đi chôn lấp.

Nhưng nay một nhóm các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley thuộc Bộ Năng lượng Mỹ đã giải quyết vấn đề nói trên bằng cách tìm ra chất dẻo có thể tái chế thực sự đầu tiên trên thế giới.

Chất dẻo đó là poly(diketoenamin) (PDK), đây là một loại polyme có chứa các liên kết thuận nghịch, được polyme hóa bằng cách sử dụng các liên kết đồng hóa trị diketoenamin. Các nhà nghiên cứu đã thu hồi các thành phần monome chất dẻo này và tách chúng ra khỏi các phụ gia liên kết bằng cách ngâm chất dẻo trong một dung dịch có tính axit rất mạnh.

Theo lời một nhà nghiên cứu, phát hiện trên đã được thực hiện một cách tình cờ. Khi đưa các loại axit khác nhau vào bình thủy tinh để điều chế chất kết dính PDK, ông nhận thấy thành phần của chất kết dính đã thay đổi. Khi khảo sát cấu trúc phân tử của mẫu, ông đã phát hiện thành phần của nó chính là các monome ban đầu của PDK. Các nghiên cứu tiếp theo cho thấy, ngoài việc phân hủy polyme PDK thành monome, dung dịch axit còn tách riêng monome ra khỏi các phụ gia thường liên kết chặt với nó.

Khi công bố nghiên cứu của mình, các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley cho biết họ đã phát hiện chất dẻo thế hệ mới, cho phép tách monome ra khỏi các phụ gia thông thường, ngay cả khi nằm trong dòng phế thải hỗn hợp.

Monome thu hồi từ PDK có thể được tái chế thành polyme ban đầu mà không mất đi tính năng, hoặc tái chế thành các polyme khác với những tính chất khác.

Các nhà khoa học đã biểu thị những ứng dụng của PDK bằng cách giới thiệu một mẫu bàn phím máy vi tính. Mẫu này có thể bị phân hủy thành các thành phần sơ cấp, sau đó được bổ sung các tính chất khác như độ mềm dẻo và cuối cùng được tái chế thành dây đeo đồng hồ.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm những dạng PDK đặc biệt bằng cách bổ sung một số tính chất cơ và nhiệt khác nhau.

Theo các nhà khoa học, khả năng sản xuất, sử dụng và tái chế dễ dàng mà không mất giá trị của PDK cho thấy một hướng đi mới trong việc sản xuất các loại polyme với tác động tối thiểu đối với môi trường.

HV

Theo Nature Chemistry, 4/2019