Các nhà khoa học Nga phát triển chất xúc tác đất sét để chế biến nhựa

[nguoiduatinabc]

Các nhà khoa học từ Đại học Tổng họp Quốc gia Tyumen (UTMN) đã tìm ra cách tái chế rác thải nhựa dễ dàng hơn và an toàn hơn cho môi trường. Để phân hủy nhựa, họ sử dụng chất xúc tác đất sét được phát triển tại trường đại học.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Kinetics and Catalysis.

Ô nhiễm rác thải nhựa trở thành một vấn đề nhức nhối và cấp bách nhất trên toàn thế giới. Hằng năm, trên thế giới, có tới hàng trăm triệu tấn rác thải nhựa bị thải ra môi trường. Các nhà khoa học từ Đại học Tổng họp Quốc gia Tyumen (UTMN) cho biết, chỉ một phần nhỏ trong số đó được gửi đi tái chế, phần còn lại hoặc bị đốt cháy và thải ra nhiều chất độc hại, hoặc tích tụ trong môi trường và tự phân hủy trong vài thập kỷ.

Tái chế nhựa - phương pháp thân thiện với môi trường?

Theo các nhà khoa học, khác với phương pháp đốt rác thải nhựa, phương pháp thân thiện hơn với môi trường là tái chế chất thải thông qua quá trình phân hủy hóa học thành các thành phần, sau này có thể được sử dụng làm nguồn nhiên liệu và nguyên liệu thô bổ sung cho ngành công nghiệp hóa chất hoặc sản xuất polymer.

Quá trình phân hủy hóa học của nhựa phải diễn ra ở nhiệt độ cao với sự có mặt của chất xúc tác - chất kích thích các phản ứng hóa học. Tuy nhiên, các nhà khoa học lưu ý rằng, nhiều chất xúc tác hiện có rất đắt tiền.

Các chuyên gia của Đại học Tổng họp Quốc gia Tyumen đã phát triển các chất xúc tác mới cho quá trình nhiệt phân nhựa (quá trình phân hủy nhựa thành các thành phần khác nhờ vào nhiệt độ cao) dựa trên các loại khoáng vật sét được hình thành trong tự nhiên. Các nhà khoa học cho biết, việc sử dụng những chất này sẽ làm giảm mức tiêu thụ năng lượng và chi phí tái chế rác thải nhựa.

"Các hệ thống xúc tác truyền thống được sử dụng trong các quy trình tương tự tương đối đắt tiền, không giống như các hệ thống xúc tác của chúng tôi có nguồn gốc từ vật liệu tự nhiên", - ông Vladimir Kharitontsev, phó giáo sư tại Trường Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Tổng họp Quốc gia Tyumen cho biết.

Ông lưu ý rằng, ở vùng Tyumen có lượng lớn khoáng vật đất sét, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất chất xúc tác. Theo ông, việc sử dụng tài nguyên địa phương sẽ giảm chi phí sản xuất chất xúc tác và giảm chi phí tái chế rác thải.

“Về mặt lý thuyết, để sản xuất các chất xúc tác như vậy, có thể sử dụng nhiều loại đất sét với thành phần khoáng chất khác nhau. Để thực hiện nhiệm vụ này, chúng tôi cần tiến hành thêm những nghiên cứu thực nghiệm”.

Ngày nay, các nhà khoa học từ nhiều quốc gia khác nhau đang phát triển những chất xúc tác cho quá trình phân hủy nhiệt nhựa. Theo các nhà nghiên cứu từ Đại học UTMN, điểm mới trong nghiên cứu của họ nằm ở việc sử dụng phương pháp sắc ký khí – quang phổ khối (GC-MS nhiệt phân) là một phương pháp phân tích kết hợp các đặc điểm của sắc ký khí và quang phổ khối để xác định các chất khác nhau trong một mẫu thử.

Ông Kharitontsev giải thích: “Phương pháp này cho phép thu được dữ liệu chính xác hơn về thành phần của các sản phẩm nhiệt phân và đưa các điều kiện thí nghiệm đến gần hơn với các quá trình cracking xúc tác được sử dụng trong công nghiệp, giúp đơn giản hóa việc mở rộng quy mô công nghệ”.

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã sử dụng một loạt các phương pháp phân tích vật lý và hóa học hiện đại - từ phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (X-ray Fluorescence – XRF) đến công thức tính nhiệt lượng. Họ cũng sử dụng máy nhiệt phân mini có kết cấu nhỏ gọn kết hợp với máy sắc ký khí được trang bị detector truyền khối, nhờ đó họ có thể xác định thành phần hóa học của các sản phẩm nhiệt phân polyetylen với độ chính xác cao.

Các nhà khoa học của Đại học Tổng họp Quốc gia Tyumen đã sử dụng polyetylen mật độ cao làm mẫu nhựa. Trong tương lai gần, họ sẽ nghiên cứu khả năng của chất xúc tác đất sét trong phản ứng nhiệt phân các loại nhựa khác.