0
0
0
0
Nhu cầu dùng tã giấy cho trẻ em và người già ngày càng tăng, đặc biệt là trong cuộc sống phát triển như hiện nay. Theo thống kê, trung bình một năm con người sử dụng tới 3.5 triệu tấn tã. Điều đó có nghĩa là lượng tã giấy ướt sũng thải ra môi trường cũng không hề nhỏ. Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Michigan, Mỹ đã công bố kết quả nghiên cứu về công nghệ tái chế số tã giấy thải đi này thành giấy nhớ hay băng dán y tế nhờ chất kết dinh trong polymer. Lưới polymer và chất kết dính có nguồn gốc từ axit acrylic đã truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu trẻ tuổi này.
Mục Lục
Polymer là gì?
Polymer là một khái niệm dùng để chỉ các hợp chất có khối lượng phân tử lớn. Và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản. Các mắt xích này được nối với nhau thông qua liên qua liên kết công hóa trị. Nghĩa là 2 phân tử hoặc nhiều hơn sẽ được nối với nhau. Và có chung một cặp eletron. Polymer tồn tại ở dạng chất rắn và không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Mà nóng chảy ở một khoảng nhiệt độ khá rộng. Khi nóng chảy, đa số polime cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ rắn lại gọi là chất nhiệt dẻo. Một số polime không nóng chảy khi đun mà bị phân hủy, gọi là chất nhiệt rắn.
Quá trình tái chế tã giấy thành chất dính dùng trong băng dán y tế và giấy nhớ
Mỗi năm, con người thải ra 3,5 triệu tấn tã giấy ướt sũng ở các bãi rác. Vật liệu siêu thấm hút bên trong tã giấy được làm từ lưới polymer có thể giãn nở khi bị ướt. Polymer là một chuỗi dài tổ hợp lặp lại. Trong trường hợp này, vật liệu thấm hút trong tã giấy dựa trên polymer axit polyacrylic. Nhóm nghiên cứu ở Đại học Michigan phát triển kỹ thuật. Để gỡ loại polymer thấm hút này và tái chế thành vật liệu tương tự chất dính dùng trong giấy nhớ và băng gạc. Họ công bố kết quả nghiên cứu hôm 26/7 trên tạp chí Nature Communications. Quá trình tái chế có thể chia thành tái chế cơ học và tái chế hóa học.
Theo nhà hóa học Anne McNeil ở Đại học Michigan, đồng tác giả nghiên cứu, tái chế cơ học. Bao gồm tách nhựa dựa trên đặc điểm của chúng. Chia thành nhiều mẩu nhỏ, làm tan chảy và tái sử dụng. Dẫn tới chất lượng sản phẩm thấp hơn do nhựa của các công ty khác nhau có cấu tạo không giống nhau. Polymer có thể là những chuỗi có độ dài khác nhau hoặc bị biến đổi. Bởi chất phụ gia và màu nhuộm khác nhau. Trong khi đó, tái chế hóa học sử dụng hóa chất và biến đổi hóa học. Để tạo ra vật liệu có giá trị ít nhất tương đương sản phẩm gốc.
Điều gì truyền cảm hứng cho ý tưởng tái chế này?
Các đặc điểm khiến nhựa trở nên đáng giá như độ cứng và độ bền, cũng khiến chúng khó tái chế. Đặc biệt, polymer rất khó phân hủy do chứa những liên kết bền vững. McNeil, giáo sư hóa học, khoa học đại phân tử và kỹ thuật. Cùng với Takunda Chazovachii, tiến sĩ hóa học polymer ở Đại học Michigan. Hợp tác với tập đoàn Procter & Gamble để phát triển quá trình 3 bước biến polymer siêu thấm hút thành vật liệu tái sử dụng là chất kết dính. Phương pháp cần tiết kiệm năng lượng và có thể triển khai ở quy mô công nghiệp.
“Polymer siêu thấm hút đặc biệt khó tái chế do chúng được thiết kế để chống phân hủy và giữ nước vĩnh viễn”. Chazovachii giải thích. “Polymer siêu thấm hút và chất kết dính đều có nguồn gốc từ axit acrylic. Đó là điều truyền cảm hứng cho ý tưởng tái chế của chúng tôi”.
Polymer trong vật liệu siêu thấm hút trông giống một chiếc lưới đánh cá mắt thưa, theo McNeil. Thay vì mắt lưới hình tổ ong, chúng có liên kết ngang với 2.000 tổ hợp, đủ để tạo ra cấu trúc mạng lưới không thể hòa tan. Để tái chế vật liệu, nhóm nghiên cứu cần tìm ra cách phá hủy kết nối của mạng lưới polymer. Biến chúng thành chuỗi hòa tan trong nước. Chazovachii nhận thấy khi những polymer này nóng lên bởi axit hoặc base, liên kết ngang của chúng bị phá hủy.
Cần xác định liệu quá trình có khả thi ở quy mô công nghiệp hay không
Các nhà nghiên cứu cũng cần xác định liệu quá trình có khả thi ở quy mô công nghiệp hay không. Họ tiến hành đánh giá vòng đời và phát hiện sử dụng axit để phá liên kết của polymer thải ít carbon dioxide và tiêu tốn ít năng lượng hơn 10 lần so với phương pháp dùng base.
Tiếp theo, nhóm nghiên cứu cần rút ngắn chuỗi polymer bên trong vật liệu để tạo ra các loại chất dính khác nhau. Chazovachii nhận thấy sử dụng bong bóng khí nổ cực nhỏ để phá chuỗi polymer có thể cắt chúng thành nhiều mẩu nhỏ mà không làm thay đổi đặc tính hóa học của chuỗi. Ông biến đổi nhóm axit ở chuỗi polymer thành nhóm ester. Điều này thay đổi đặc tính của chúng từ hòa tan trong nước thành hòa tan trong chất hữu cơ, biến chúng thành chất dính.
