Ý tưởng công nghệ độc đáo: Dùng ánh sáng nhân tạo phân hủy nhựa

Cụ thể, nhóm nghiên cứu trộn nhựa với hóa chất để tạo thành dung dịch. Dưới tác động của ánh sáng nhân tạo, dung dịch nhựa bị phá vỡ tạo thành axit formic, một chất xúc tác không gây hại cho môi trường có thể dùng trong các nhà máy năng lượng để sản xuất điện.

Trong thí nghiệm, nhựa bị phân hủy chỉ trong 6 ngày. Nhóm nghiên cứu hy vọng trong tương lai có thể ứng dụng phương pháp này để xử lý rác thải nhựa bằng ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, các nhà khoa học thừa nhận có rất nhiều thách thức trong việc thực hiện trên quy mô lớn.

Ông Soo Han Sen Trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, sẽ cần rất nhiều nhân lực và kinh phí để phát triển dự án. Thí nghiệm mới chỉ được tiến hành với lượng nhỏ nhựa nguyên chất, không phải rác thải nhựa.

“Chúng tôi đặt mục tiêu phát triển các phương pháp bền vững và hiệu quả khai thác ánh sáng mặt trời để sản xuất nhiên liệu và các sản phẩm hóa học khác. Xử lý hóa học mới này là quá trình được cho là đầu tiên có thể phá vỡ hoàn toàn một loại nhựa không phân hủy sinh học như polyetylen bằng ánh sáng nhìn thấy và chất xúc tác không chứa kim loại nặng”- ông Soo nói.

Ông Soo Han Sen Trưởng nhóm nghiên cứu đang cầm lọ dung dịch có được sau khi trộn nhựa với hóa chất. Dưới tác động của ánh sáng nhân tạo, dung dịch nhựa bị phá vỡ tạo thành axit formic, một chất xúc tác không gây hại cho môi trường.

Trước đó, liên quan tới các giải pháp xử lý rác thải nhựa, các nhà nghiên cứu tại Viện Hải dương học Woods Hole (WHOI) cho rằng, nhựa PS (polystyrene), một trong những loại nhựa phổ biến nhất thế giới sẽ phân hủy nhanh hơn khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

Nhà hóa học biển Collin Ward, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Hiện nay, các nhà hoạch định chính sách thường cho rằng nhựa PS tồn tại mãi mãi trong môi trường. Vì thế, họ thường đưa ra chính sách bằng văn bản cấm nó. Một trong những động lực của chúng tôi cho nghiên cứu này là để hiểu liệu nhựa PS có thực sự tồn tại mãi mãi không. Chúng tôi không nói rằng ô nhiễm nhựa không phải xấu, chỉ là sự tồn tại của nhựa dẻo PS trong môi trường có thể ngắn hơn và có thể phức tạp hơn chúng ta đã hiểu trước đây. Tuy nhiên, cơ hội tổn hại cho môi trường trong nhiều thập kỷ vẫn còn".

Collin Ward nói thêm, hạt nhựa PS đã được phát hiện thường xuyên trong các đại dương trên thế giới kể từ những năm 1970. Việc phát hiện ra ánh sáng mặt trời làm suy giảm nhựa không có gì mới.

Nghiên cứu của WHOI còn cho thấy ánh sáng mặt trời không chỉ khiến nhựa bị phá vỡ về mặt vật lý, nó còn khiến chúng biến chất hóa học thành carbon hữu cơ hòa tan và lượng carbon dioxide ở mức quá thấp để tác động đến biến đổi khí hậu. Khi nhựa trải qua quá trình biến đổi này, hình dạng ban đầu của nó biến mất khỏi môi trường và nó trở thành phụ phẩm hoàn toàn mới mà mắt thường không thể nhìn thấy. Xem xét cách biến đổi này xảy ra sẽ là một phần quan trọng trong việc ước tính lượng nhựa thực sự ra ngoài môi trường, ông nói thêm.

Trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra xem liệu ánh sáng mặt trời có thể biến đổi nhựa PS hay không bằng cách thử nghiệm với năm mẫu nhựa có bán trên thị trường. Cả nhóm nhấn chìm từng mẫu này trong các thùng chứa thủy tinh kín và chiếu ánh sáng vào chúng từ một chiếc đèn tái tạo tần số của ánh sáng mặt trời. Các nhà khoa học sau đó thu thập CO2 và các hợp chất hòa tan vào nước.

Với một loạt các công cụ hóa học, bao gồm máy quang phổ khối máy gia tốc cỡ phòng, Ward và các đồng nghiệp đã tìm ra nguồn gốc của các nguyên tử carbon được tìm thấy cả trong CO2 và nước lọc.

"Chúng tôi đã sử dụng nhiều phương pháp để làm điều này và tất cả đều chỉ ra cùng một kết quả: ánh sáng mặt trời có thể biến đổi polystyrene thành CO2. Nhưng chúng tôi cần nghiên cứu thêm để hiểu điều gì xảy ra với các sản phẩm khác hòa tan vào nước", Ward nói.

Bảo Lâm (Theo Science Daily, Chemical Online)