blogtsk
Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách tái chế tã dùng một lần thành vật liệu tương tự như chất kết dính gooey được sử dụng trong ghi chú và băng dính.
Mỗi năm, 3,5 triệu tấn tã giấy được đưa vào các bãi chôn lấp. Chất liệu siêu thấm bên trong những chiếc tã này được tạo thành từ một ma trận các polyme sẽ nở ra khi hơi ẩm chạm vào chúng.
Polyme là một chuỗi dài các đơn vị lặp lại, và trong trường hợp này, chất liệu thấm hút trong tã dựa trên axit polyme polyacrylic.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật gỡ rối những polyme thấm hút đó để tái chế tã.
Nói chung, tái chế có thể được nhóm lại thành tái chế cơ học và tái chế hóa chất.
Anne McNeil, giáo sư hóa học và khoa học và kỹ thuật cao phân tử tại Đại học Michigan và là tác giả tương ứng của bài báo về công trình trên tạp chí Nature Communications .
Tái chế cơ học dẫn đến vật liệu chất lượng thấp hơn vì nhựa của các công ty khác nhau được cấu tạo khác nhau: Các polyme có thể có độ dài chuỗi khác nhau hoặc được thay đổi bằng các chất phụ gia và thuốc nhuộm khác nhau.
McNeil, người có phòng thí nghiệm tập trung vào tái chế nhựa trong công viên cho biết: “Có rất nhiều vấn đề, mọi thứ thường bị đóng cặn và kết thúc thành sợi thảm hoặc ghế công viên. “Tái chế hóa học là ý tưởng sử dụng hóa học và các biến đổi hóa học để tạo ra một vật liệu có giá trị gia tăng hoặc ít nhất là một vật liệu có giá trị như ban đầu”.
Khó tái chế polyme siêu hấp thụ
Những phẩm chất thường làm cho nhựa được mong muốn, chẳng hạn như độ dẻo dai và độ bền, cũng là nguyên nhân dẫn đến việc chúng khó tái chế. Đặc biệt, các polyme rất khó bị phá vỡ vì chúng được giữ với nhau bằng các liên kết bền vững.
McNeil và Takunda Chazovachii, những người vừa tốt nghiệp tiến sĩ hóa học tại Đại học Michigan, đã làm việc với Procter & Gamble để phát triển một quy trình ba bước biến polyme siêu hấp thụ thành một vật liệu có thể tái sử dụng — trong trường hợp này là chất kết dính. Phương pháp cần thiết để tiết kiệm năng lượng và có thể triển khai ở quy mô công nghiệp.
Chazovachii nói: “Các polyme siêu hấp thụ đặc biệt khó tái chế vì chúng được thiết kế để chống lại sự suy thoái và giữ nước lâu dài. “Polyme siêu hấp thụ và chất kết dính đều có nguồn gốc từ axit acrylic. Nguồn gốc chung này đã truyền cảm hứng cho ý tưởng tái chế của chúng tôi ”.
các polyme trong vật liệu siêu hấp thụ McNeil cho biết trông giống như một lưới đánh cá được dệt lỏng lẻo, ngoại trừ thay vì lưới tổ ong, các polyme này có một liên kết chéo cứ sau 2.000 đơn vị, quá đủ để tạo ra một cấu trúc mạng không hòa tan.
Để tái chế những vật liệu này, các nhà nghiên cứu cần phải tìm ra cách tách polyme mạng thành các chuỗi hòa tan trong nước. Chazovachii phát hiện ra rằng khi các polyme này bị nung nóng trong điều kiện có axit hoặc bazơ, các liên kết chéo của chúng bị phá vỡ.
Tã tái chế sạch
Các nhà nghiên cứu cũng cần xác định xem liệu các quy trình này có khả thi ở quy mô công nghiệp hay không. Các cộng tác viên Madeline Somers, một trợ lý nghiên cứu tại Viện Bền vững Graham và Jose Alfaro, một nhà nghiên cứu tại Trường Môi trường và Bền vững, đã thực hiện đánh giá vòng đời và biết được rằng việc sử dụng phương pháp axit này để khử liên kết chéo các polyme sẽ thể hiện 10 lần tiềm năng nóng lên toàn cầu thấp hơn, dựa trên sự giải phóng carbon dioxide, và sẽ cần ít năng lượng hơn 10 lần so với việc sử dụng phương pháp trung gian dựa trên cơ sở.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu cần phải rút ngắn các chuỗi polyme dài trong vật liệu để tạo ra các loại chất kết dính khác nhau. Chazovachii nhận ra sonication – sử dụng các bong bóng khí nổ nhỏ để phá vỡ các chuỗi polyme – có thể cắt chuỗi thành nhiều mảnh mà không làm thay đổi tính chất hóa học của chuỗi.
Ông nói: “Điều chúng tôi thực sự thích ở phương pháp này là nó là một quá trình cơ học nhẹ và đơn giản. “Nó phá vỡ polyme nhưng vẫn giữ nguyên các khối cấu tạo hoặc nhóm axit của nó, vì vậy bạn thực sự có thể thực hiện các phản ứng khác với nó”.
Cuối cùng, Chazovachii, với sự hỗ trợ của giáo sư hóa học Paul Zimmerman và sinh viên của ông là Michael Robo, đã chuyển đổi các nhóm axit trên chuỗi polyme thành nhóm este. Điều này làm thay đổi các đặc tính từ hòa tan trong nước thành hòa tan hữu cơ và chúng trở nên dính, giống như một chất kết dính.
Một phần thưởng bổ sung: thuốc thử được sử dụng trong phản ứng này, cũng đóng vai trò là dung môi, có thể được tái chế và tái sử dụng. Sau khi thử nghiệm các đặc tính của chất kết dính, Chazovachii nhận ra rằng sonication không cần thiết để nhắm mục tiêu vào một loại chất kết dính, đơn giản hóa hơn nữa cách tiếp cận.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu cần phải chứng minh rằng việc phát triển chất kết dính từ polyme tái chế dễ dàng hơn trên hành tinh so với việc tạo ra chất kết dính từ dầu mỏ – một con đường điển hình. So sánh con đường sử dụng chất kết dính với phương pháp thông thường, các tác giả phát hiện ra rằng giảm 22% khả năng nóng lên toàn cầu và giảm 25% năng lượng cho con đường sử dụng tã tái chế.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ làm việc với tã đã sạch – nhưng các công ty làm sạch tã đã qua sử dụng đang cắt xén, chẳng hạn như FaterSMART, chi nhánh của Procter & Gamble. Ngoài ra, Chazovachii nói rằng các điều kiện của quá trình tái chế hóa chất sẽ giết chết bất kỳ vi khuẩn nào còn sót lại.
McNeil cho biết cô hy vọng rằng các nhà hóa học tổng hợp nghiên cứu tạo ra các phản ứng cho các phân tử nhỏ sẽ chuyển sự chú ý của họ đến các polyme.
“Đây chỉ là một bài báo, nhưng tôi đã chuyển phần lớn nghiên cứu của mình theo hướng này vì tôi nghĩ đó là cơ hội thực sự rộng mở cho các nhà hóa học tổng hợp tạo ra tác động vào một vấn đề trong thế giới thực.
“Tôi muốn nhiều người suy nghĩ về điều này vì vấn đề nhựa toàn cầu là rất lớn và các nhà hóa học có thể đóng một vai trò thực sự quan trọng trong việc hình dung lại những gì chúng ta làm với chất thải này”.
Nguồn: Futurity
Phương pháp chính là biểu hiện của trí tuệ. Ai ai cũng có sẵn tiềm năng sử dụng trí tuệ của mình để vận hành công việc, cuộc sống. Những công cụ mạnh để hỗ trợ chúng ta đưa ra các giải pháp tối ưu cho các khó khăn đã được xây dựng từ rất lâu bởi nhà khoa học người Nga. Nếu bạn quan tâm đến việc cải thiện khả năng giải quyết vấn đề và ra quyết định một cách mới mẻ, nhanh chóng thì khóa học PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO và ĐỔI MỚI tại Trung tâm Sáng tạo Khoa học–kỹ thuật (TSK) thuộc trường Khoa Học Tự Nhiên là một lựa chọn phù hợp. Bạn có thể điền thông tin tại đây hoặc liên hệ số điện thoại: (028) 38 301 743; 089 668 36 31 để thực hiện đăng ký.
