Nỗi lo rác thải nhựa-Bài cuối: Nỗ lực ứng dụng công nghệ trong xử lý chất thải

Cùng với đó, số lượng rác thải nhựa cũng tăng lên không ngừng. Đây là một thách thức lớn cho môi trường vì phải mất một thời gian rất lâu, có thể lên tới hàng trăm năm, những rác thải nhựa này mới có thể phân hủy được.

Những nỗ lực nghiên cứu mới

Phương pháp chôn lấp chất thải nhựa, đốt chất thải nhựa trong các lò đốt chất thải để thu hồi nhiệt, tái chế chất thải nhựa thành các sản phẩm tiếp tục sử dụng… đang được áp dụng khá phổ biến, nhưng đã để lại nhiều tác động xấu tới môi trường. Thời gian qua có một số phương pháp mới xử lý nhựa thải như sử dựng enzym “ăn” nhựa, sâu ăn nhựa, tái chế chất thải nhựa thành dầu diezel theo phương pháp mới .

Những nhà nghiên cứu từ Đại học Portsmouth của Vương quốc Anh và Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, đã khám phá ra cấu trúc của một enzym tự nhiên được tìm thấy tại trung tâm tái chế chất thải vài năm trước đây ở Nhật Bản. Họ cho rằng enzym Ideonella sakaiensis 201-F6 có thể "ăn" polyethylene terephthalate (PET) - một chất dẻo được sử dụng trong hàng triệu tấn chai nhựa. Với mục đích nghiên cứu cấu trúc của enzym này, nhưng các nhà khoa học lại vô tình tạo ra một enzym tốt hơn, thậm chí có khả năng phá vỡ nhựa PET. Các nhà khoa học tại Đại học Portsmouth nói rằng phát hiện này có thể dẫn đến một giải pháp tái chế cho hàng triệu tấn chai nhựa làm từ PET, hiện đã và đang tồn tại hàng trăm năm trong môi trường.

Về việc sử dụng enzym làm tác nhân phân huỷ nhựa PE, PP… cũng đã có một số nước đang nghiên cứu, nhưng kết quả mới chỉ rút ngắn được thời gian phân huỷ nhưng chưa tạo ra quá trình phân huỷ hoàn toàn.

Polyethylene - loại nhựa có sẵn nhiều nhất trên thế giới được sử dụng để làm tất cả mọi thứ từ phim nhựa, bao bì thực phẩm, chai nuớc đến cả túi đựng đồ. Ước tính có tới 100 triệu tấn polyethylene được thải ra mỗi năm. Quá trình chiết, tách, thay đổi, sắp xếp lại cho phép nhóm nghiên cứu dần thay đổi cấu trúc polyethylene thành nhiên liệu lỏng, hoặc một loại sáp có thể sử dụng cho mục đích công nghiệp. Tuy vậy, nhược điểm là quá trình này phải mất 4 ngày để hoàn thành và các chất xúc tác được sử dụng rất đắt tiền.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford phát hiện ra rằng, sâu bột - ấu trùng của bọ cánh cứng Tenebrio molitor có thể sống bằng cách ăn xốp cách nhiệt và một số loại nhựa khác. Các nhà nghiên cứu nhận thấy sâu bột biến đổi nhựa thành CO2, sinh khối và chất thải có thể bị phân hủy bởi vi khuẩn. Chất thải này có vẻ an toàn khi sử dụng làm phân bón cho cây. Với bằng chứng thu được về khả năng ăn nhựa của sâu bột, các nhà khoa học dự định sẽ nghiên cứu xem liệu những vi sinh vật sống trong ruột sâu có thể phá vỡ cấu trúc của nhựa dùng để chế tạo linh kiện ôtô, vải dệt và vi hạt nhựa hay không.

Nghiên cứu ở Việt Nam

Giáo sư Tiến sĩ Đặng Kim Chi, Hội Bảo vệ Thiên nhiên và Môi trường Việt Nam cho biết: Ở Việt Nam, việc nghiên cứu cũng như sử dụng các sản phẩm nhựa biến tính có khả năng phân hủy đã được bắt đầu vào những năm 2000, nhưng các sản phẩm này chỉ có khả năng phân hủy một phần, do được chế tạo từ việc kết hợp các polyme (hợp chất cao phân tử) dùng làm bao bì truyền thống, hầu như không phân hủy với tinh bột và một số tác nhân phân hủy quang. Quá trình phân hủy các sản phẩm này sau thời gian sử dụng chỉ dừng ở mức độ đứt mạch hydrocacbon, sản phẩm phân hủy thành dạng mảnh vụn hoặc dưới dạng bột mịn. Xét về mặt hóa học thì chưa thể coi là phân hủy hoàn toàn đến CO2, nước và các phân tử sinh khối tự nhiên.

Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Khoa học tự nhiên (Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh) với định hướng sử dụng hỗn hợp tinh bột nhiệt dẻo, nhựa PVA có sự hiện diện của khoáng sét nontmorillonite phân tán ở khích thước nanomét, cùng một số phụ gia biến tính để làm ra sản phẩm bao bì có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn và nhanh chóng, không gây ô nhiễm môi trường. PVA cũng là một trong số ít polyme có khả năng tự phân hủy sinh học thực sự trong môi trường đất tạo thành nước và CO2. Song cả PVA và tinh bột đều là những polyme rất nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường xung quanh, bởi vậy sản phẩm có độ ổn định chưa cao.

Phòng thí nghiệm Trọng điểm vật liệu Polyme và Compozit (Đại học Bách khoa Hà Nội) trong 15 năm trở lại đây cũng đã có các công trình nghiên cứu về chế tạo polymer tự phân hủy trên cơ sở tinh bột sắn và thu được một số kết quả khả quan, có khả năng ứng dụng trong chế tạo các blend cũng như compozit tự phân hủy; đã làm chủ được công nghệ chế tạo các thành phần chính của bao bì phân huỷ là tinh bột nhiệt dẻo, blend một số loại nhựa phân huỷ, chất tăng liên kết… Các lĩnh vực compound có thể được ứng dụng như túi phân huỷ sinh học, cốc chén dùng một lần, màng bảo vệ cây trồng, bầu ươm cây, sản phẩm công nghệ cao có khả năng phân huỷ như vỏ điện thoại, dụng cụ y tế…

Hiện trên thị trường Việt Nam 100% túi ni lông gắn mác tự phân hủy là được sản xuất theo công nghệ sử dụng tác nhân phân hủy quang. Sau thời gian phân hủy, các loại màng, túi này thường chỉ bị vỡ vụn thành các mảnh nhỏ nhờ phần tinh bột bị phân hủy hoặc do tác nhân phân hủy quang, phần còn lại vẫn là các polyme khó phân hủy như PE. Do vậy các mảnh vật liệu này tuy có kích thước rất nhỏ nhưng vẫn có tác động tới xấu tới môi trường đất cũng như không khí.

Việt Nam trong tương lai gần cũng sẽ không thể nằm ngoài xu thế chung của thế giới là cấm sử dụng và tiêu thụ túi ni lông có tác nhân phân hủy quang, chuyển sang sử dụng các loại túi ni lông chế tạo từ nhựa có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn.

Cho tới thời điểm hiện tại, trong nước vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào về nhựa có khả năng phân hủy hoàn toàn trên cơ sở tinh bột, đồng thời căn cứ vào định hướng phát triển khoa học công nghệ bền vững, giảm thiểu tối đa các hoạt động gây hại tới môi trường sống của nước ta cũng như toàn cầu. Mục tiêu  đặt ra là cần tập trung nghiên cứu chế tạo các loại vật liệu chất dẻo có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn từ blend của polyme poly PBAT với một polyme thiên nhiên sẵn có trong nước là tinh bột sắn, ứng dụng trong chế tạo các sản phẩm bao bì dân dụng và phục vụ nông nghiệp.

Quản lý tổng hợp chất thải

Theo Giáo sư Tiến sĩ Đặng Kim Chi, nhằm mục tiêu bảo vệ môi trường trước những tác động gây ô nhiễm của chất thải nhựa, cần thiết phải có các giải pháp quản lý tổng hợp từ chính sách, quy hoạch phát triển sản phẩm nhựa, giáo dục tuyên truyền giảm thiểu phát sinh chất thải, tăng cường tái sử dựng và tái chế chất thải nhựa. Trong đó, các giải pháp công nghệ -kĩ thuật là rất cần thiết và cần được khuyến khích, đầu tư tạo điều kiện để có được các kết quả áp dụng vào thực tế.

Có nhiều phương pháp giảm thiểu phát sinh chất thải nhựa, chủ yếu tập trung giảm thiểu lượng rác thải nhựa thông qua thay thế các sản phẩm nhựa thành các loại sản phẩm phi nhựa thân thiện cải tiến, hay thay đổi quy trình sản xuất vật liệu nhựa tạo thành sản phẩm có tính chất tương tự như nhựa, nhưng lại dễ phân hủy trong môi trường và không gây ô nhiễm như rác thải nhựa hiện nay.