Tái chế rác thải nhựa bằng phương pháp Hydrocracking

Các nhà khoa học thuộc Trung tâm Đổi mới chất dẻo (CPI) Đại học Delaware (UD) đã phát triển một giải pháp, trực tiếp chuyển đổi chất thải nhựa sử dụng một lần sang dạng phân tử sẵn sàng sử dụng để sản xuất nhiên liệu phản lực, dầu diesel và vật liệu bôi trơn.

Phương pháp này sử dụng một chất xúc tác mới và quy trình độc đáo, nhanh chóng phá vỡ những loại nhựa khó tái chế nhất là polyolefin, chiếm 60 đến 70% tất cả các loại nhựa được sản xuất trên thế giới.

Quy trình do nhóm nghiên cứu Đại học Delaware (UD) phát triển yêu cầu năng lượng ít hơn khoảng 50% so với các công nghệ khác, không xả thải carbon dioxide vào khí quyển, giảm thiểu khí thải hơn so với những kỹ thuật thường được sử dụng.

Công nghệ này có thể được thực hiện chỉ trong vài giờ ở nhiệt độ thấp, gần 250 độ C. Đặc điểm quan trọng của phương pháp mà nhóm nghiên cứu UD phát triển là có thể xử lý nhiều loại nhựa khác nhau ngay cả khi bị trộn lẫn, đơn giản hóa rất nhiều trong công nghiệp tái chế rác.

Nhóm nghiên cứu UD sử dụng một quy trình hóa học, được gọi là hydrocracking phá vỡ các hạt nhựa rắn thành những phân tử carbon nhỏ hơn và thêm các phân tử hydro vào hai đầu để ổn định nguyên vật liệu cho sử dụng để sản xuất các sản phẩm giá trị cao.

Quy trình Hydrocracking phá vỡ các hạt nhựa rắn.

Quá trình đứt vỡ bằng xúc tác không phải là mới. Các nhà máy lọc dầu sử dụng quy trình này để chuyển hóa dầu thô nặng thành nhiên liệu. Nhưng phương pháp của nhóm nghiên cứu không chỉ phá vỡ các hạt nhựa mà còn biến đổi vật liệu thành những phân tử nhánh, cho phép dịch chuyển trực tiếp thành sản phẩm cuối cùng.

Quy trình chuyển hóa rác thải nhựa thành nhiên liệu và sản phẩm giá trị cao.

GS Dion Vlachos, nghiên cứu viên chính của dự án, Giám đốc Viện Năng lượng Delaware và Trung tâm xúc tác Đổi mới năng lượng UD giải thích: “Công nghệ này chuyển hóa nhựa thành các phân tử sẵn sàng sử dụng để sản xuất dầu nhờn hoặc nhiên liệu có giá trị cao. Chất xúc tác, đóng vai trò then chốt trong công nghệ này là vật liệu lai ghép, sự kết hợp của zeolit và hỗn hợp các oxit kim loại”.

Khoáng chất zeolit có những đặc tính giúp tạo ra các phân tử phân nhánh rất hiệu quả. Hỗn hợp các oxit kim loại có khả năng phá vỡ các phân tử lớn với liều lượng vừa đủ. Hai chất xúc tác này hoạt động riêng biệt có hiệu quả kém. Nhưng nếu kết hợp cả hai sẽ tạo nên điều kỳ diệu, phá vỡ hoàn toàn cấu trúc hạt nhựa cứng.

Giảm chất thải nhựa bằng phương pháp chuyển hóa hóa học thành nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn, những vật liệu phế thải được tái chế thành sản phẩm mới chứ không xả thải ra môi trường. Các thành phần tái chế từ nhựa được sử dụng để chế tạo nhiên liệu, nhóm sản phẩm có giá trị cao hơn sẽ tạo ra lợi ích cả về kinh tế và môi trường.

Những bước tiếp theo của CPI trong công trình nghiên cứu là xác định những loại nhựa nào mà phương pháp của nhóm có thể xử lý và những sản phẩm có thể tạo ra.