Dịch
Tin Tức
Phát triển kỹ thuật mới để tạo ra nhựa tái chế trong suốt
Một nhóm kỹ sư của Đại học Wisconsin-Madison đã phát triển một kỹ thuật mới dựa trên dung môi để loại bỏ các sắc tố cứng đầu khỏi bao bì nhựa nhiều lớp tái chế. Tiến bộ này làm cho nhựa tái chế hấp dẫn hơn về mặt thương mại, tăng giá trị thị trường và đưa ngành công nghiệp này tiến gần hơn đến “khép lại vòng lặp” đối với nhựa tái chế.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances ngày 14 tháng 3 năm 2025, do nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Tianwei Yan và nghiên cứu sinh tiến sĩ Charles Granger dẫn đầu, những người làm việc trong phòng thí nghiệm của George Huber, giáo sư kỹ thuật hóa học và sinh học tại UW-Madison.
Phục hồi và kết tủa theo mục tiêu dung môi
Ô nhiễm nhựa là vấn đề lớn về môi trường và tính bền vững, với hàng triệu tấn nhựa được sản xuất từ các sản phẩm dầu mỏ thải ra bãi rác, đường thủy và đại dương mỗi năm. Mặc dù đã có nhiều thập kỷ nghiên cứu, nhưng việc tái chế nhựa vẫn còn rất hạn chế; chỉ có khoảng 9% nhựa được tái chế trên toàn cầu, phần lớn được tái chế thành các sản phẩm ít giá trị hơn.
Tuy nhiên, các công nghệ mới có thể giúp khép kín vòng tuần hoàn tái chế, sản xuất nhựa tái chế chất lượng cao cũng tốt như nhựa “nguyên chất” tươi. Kể từ năm 2020, các nhà nghiên cứu tại UW-Madison đã đạt được những bước tiến lớn trong tái chế hóa học thông qua một quy trình tiên phong được gọi là thu hồi và kết tủa có mục tiêu dung môi (STRAP™).
STRAP đặc biệt hiệu quả trong việc tái chế nhựa dẻo nhiều lớp màu, bao gồm bao bì thực phẩm như túi, túi đựng, giấy gói và màng. Các loại nhựa này thường kết hợp nhiều lớp chuyên dụng giúp ngăn ẩm, ngăn oxy và tăng độ bền. STRAP sử dụng một loạt dung môi rửa để hòa tan từng lớp nhựa, sau đó được thu hồi và chế biến thành nhựa gần như nguyên chất. Những màng này cũng chứa nhiều loại vật liệu màu được các chủ sở hữu thương hiệu đưa vào để tiếp thị sản phẩm của họ.
Pigment yellow 12 (Bột màu hữu cơ cho nhựa) để lại nhựa tái chế với màu vàng
Trong những năm gần đây, nhóm của Huber đã tinh chế STRAP. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng màng nhựa cuối cùng mà họ sản xuất thường có màu hơi vàng. Màu đó khiến sản phẩm cuối cùng tái chế kém hấp dẫn hơn nhiều đối với các nhà sản xuất, làm giảm giá trị của nhựa đi hơn một nửa. Granger cho biết:
“ Đối với người tiêu dùng, màu vàng có thể là dấu hiệu của tuổi tác hoặc sự xuống cấp ”. “ Trong những loại nhựa tái chế này, điều đó không đúng. Nó chỉ là từ các sắc tố. Nhưng dù thế nào đi nữa, nó trông thật kinh tởm ”.
Đó là lý do tại sao Granger và Yan bắt đầu khám phá lý do tại sao màng nhựa tái chế được sản xuất thông qua STRAP lại có màu vàng và họ có thể làm gì về vấn đề này. Đầu tiên, họ đã thử nghiệm hàng chục sắc tố, thêm từng sắc tố vào polyethylene, loại nhựa được sử dụng nhiều nhất trong bao bì mềm. Chạy chúng qua quy trình STRAP để xem liệu chúng có gây ra hiện tượng ố vàng hay không. Ngay sau đó, họ thu hẹp thủ phạm xuống còn Yellow 12, một sắc tố hữu cơ phổ biến được sử dụng để in bao bì.
Sử dụng dung môi có độ hòa tan sắc tố thấp hơn
Hầu hết các sắc tố khác bị phân hủy trong quá trình xử lý STRAP và được loại bỏ bằng dung môi hoặc lọc. Nhưng các thành phần của Yellow 12 vẫn tồn tại trong quá trình này. Trong bước xử lý cuối cùng, nhựa tái chế được sấy khô, dung môi bay hơi để lại sắc tố trong nhựa, gây ra độ bóng màu vàng ở sản phẩm.
Nhóm nghiên cứu đã có thể đưa ra một phương pháp để loại bỏ màu. Huber cho biết: “Sắc tố màu vàng có độ hòa tan cao hơn trong dung môi STRAP so với các loại sắc tố nhựa khác do cấu trúc hóa học của nó “. ” Vì vậy, điều đầu tiên là chọn một dung môi có độ hòa tan của sắc tố đó thấp hơn. Một vài bước bổ sung sau đó làm cho nhựa đó trở nên trong suốt như pha lê “.
Làm việc với phó giáo sư Kỹ thuật Hóa học và Sinh học Reid van Lehn và các sinh viên của ông, những người đã phát triển một cơ sở dữ liệu tinh vi về độ hòa tan của dung môi-polyme có tên là SolventNet. Nhóm nghiên cứu đã tìm ra một dung môi giúp giảm thiểu độ hòa tan của sắc tố màu vàng. Sau đó, Yan và Granger đã thêm than hoạt tính vào quy trình để liên kết các thể màu và loại bỏ nhiều màu vàng hơn nữa trước khi sử dụng máy ép để ép càng nhiều dung môi càng tốt ra khỏi nhựa tái chế. Những điều này tạo ra nhựa trong suốt không có màu vàng nào có thể phát hiện bằng mắt thường.
Mặc dù việc làm cho nhựa tái chế trong hơn có vẻ như chỉ giải quyết vấn đề thẩm mỹ, nhưng Huber cho biết đây là bước quan trọng để tái chế nhựa khả thi về mặt kinh tế. Ông nói: “Một trong những thách thức lớn nhất với việc tái chế nhựa là chất gây ô nhiễm và xử lý màu sắc ”. “ Nhựa trong suốt có giá trị gấp hai đến 10 lần so với nhựa màu. Đó là vì mọi công ty đều muốn có màu sắc hoặc logo đặc biệt của họ trên bao bì. Với nhựa trong suốt, bạn có thể thêm màu đó. Nhưng màu sắc cũng khiến việc tái chế trở nên khó khăn hơn ” .
Yan và Granger cho biết họ muốn sử dụng phương pháp của mình để loại bỏ các chất gây ô nhiễm khác có trong nhựa tái chế, bao gồm các sắc tố, bụi bẩn và mảnh vụn có vấn đề khác, cũng như các chất gây ô nhiễm hóa học như brom và PFAS.
George Huber là Giáo sư Richard L. Antoine về kỹ thuật hóa học và sinh học tại UW-Madison. Reid Van Lehn là Phó Giáo sư Hunt-Hougen về kỹ thuật hóa học và sinh học. Công trình này được hỗ trợ một phần bởi khoản tài trợ từ Ross Annable.
Các tác giả khác của UW-Madison bao gồm Kevin L. Sánchez-Rivera, Panzheng Zhou và Styliani Avraamidou. Các tác giả khác bao gồm Steven Grey và Kevin Nelson của Amcor tại Neenah, Wisconsin, và Fei Long và Ezra Bar-Ziv của Đại học Công nghệ Michigan tại Houghton, Michigan.
Công trình này được tài trợ bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Văn phòng Hiệu quả Năng lượng và Năng lượng Tái tạo, Văn phòng Công nghệ Năng lượng Sinh học theo Giải thưởng Số DE-EE0009285 cho GWH và DE-EE0010294.
Nguồn: SpecialChem
Trụ sở chính: Tầng 5, Tòa nhà Tomeco – Số 53, đường Nguyễn Xiển, Thanh Xuân, Hà Nội
(+84) 243 311 3998
hikari@hikarivn.com
Fanpage: 
