Việc bỏ chai soda hoặc hộp đựng thức ăn mang đi đó vào thùng tái chế không có gì đảm bảo rằng nó sẽ được biến thành một thứ gì đó mới. Các nhà khoa học tại Đại học Rice đang cố gắng giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra lợi nhuận cho quá trình này.

Theo Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế, lượng rác thải nhựa được sản xuất trên toàn cầu đã tăng gấp đôi trong hai thập kỷ qua - và sản lượng nhựa dự kiến ​​sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2050 - với phần lớn rác thải này được đưa tới các bãi chôn lấp, bị đốt hoặc xử lý kém. Một số ước tính cho thấy chỉ có 5% thực sự được tái chế.

"Rác thải nhựa hiếm khi được tái chế vì tốn rất nhiều tiền để rửa, phân loại và nấu chảy nhựa để biến nó thành vật liệu có thể được sử dụng bởi một nhà máy", Kevin Wyss, một sinh viên tốt nghiệp trường Rice cho biết. tác giả chính của một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Materials mô tả cách anh và các đồng nghiệp trong phòng thí nghiệm của nhà hóa học James Tour đã sử dụng kỹ thuật đốt nóng flash Joule của họ để biến nhựa thành các ống nano carbon và vật liệu nano lai có giá trị.

Wyss cho biết: “Chúng tôi đã có thể tạo ra một vật liệu nano carbon lai vượt trội hơn cả graphene và ống nano carbon thương mại có sẵn.”

Graphene, ống nano carbon và các vật liệu nano dựa trên carbon khác thường chắc chắn và bền về mặt hóa học, có mật độ thấp và nhiều diện tích bề mặt, đồng thời có khả năng dẫn điện và hấp thụ điện từ băng thông rộng. Điều này làm cho chúng trở nên hữu ích trong nhiều ứng dụng công nghiệp, y tế và điện tử như vật liệu tổng hợp, lớp phủ, cảm biến, lưu trữ năng lượng điện hóa, v.v.

Wyss cho biết: “Điều thực sự thú vị về kết quả của chúng tôi lần này là chúng tôi có thể tạo ra các ống nano carbon này với các mảnh graphene được gắn ở hai đầu”. "Bạn có thể nghĩ cấu trúc của vật liệu nano lai mới này tương tự như giá đỗ hoặc kẹo mút. Những thứ này thường rất khó tạo ra và việc chúng tôi có thể tạo ra chúng từ nhựa phế thải thực sự đặc biệt."

Cấu trúc của vật liệu nano carbon lai mới chịu trách nhiệm cho hiệu suất nâng cao của nó.

“Giả sử tôi đang cố kéo một sợi chỉ ra khỏi chiếc áo len,” Wyss nói. "Nếu sợi dây thẳng và nhẵn, đôi khi nó có thể tuột ra khá dễ dàng và làm hỏng sợi dệt. Điều này cũng tương tự với các ống nano carbon; việc các khối graphene này được gắn ở các đầu giúp khiến chúng khó bị loại bỏ hơn nhiều, do đó làm bền vật liệu tổng hợp.

"Bạn cũng có thể nghĩ theo cách này: Nếu bạn bị một cái dằm, bạn sẽ dễ dàng lấy ra. Nhưng nếu bạn bị đâm bởi thứ gì đó có phần cong ở cuối, chẳng hạn như lưỡi câu, thì việc lấy ra sẽ khó hơn rất nhiều. " anh ấy nói thêm.

Loại nhựa này không cần phải phân loại hoặc rửa sạch như trong quá trình tái chế truyền thống, mà được "làm nóng" ở nhiệt độ trên 3.100 kelvins (khoảng 5.120 độ F). Wyss cho biết: “Tất cả những gì chúng tôi làm là nghiền vật liệu thành những mảnh nhỏ, có kích thước bằng hoa giấy, thêm một ít sắt và trộn vào một lượng nhỏ carbon khác – chẳng hạn như than củi – để tạo độ dẫn điện.

"Tái chế nhựa tốn nhiều chi phí hơn là chỉ sản xuất nhựa mới," ông nói thêm. "Có rất ít động lực kinh tế để tái chế nhựa. Đó là lý do tại sao chúng tôi chuyển sang tái chế hoặc biến vật liệu phế thải có giá trị thấp thành thứ có giá trị tiền tệ hoặc giá trị sử dụng cao hơn. Nếu chúng ta có thể biến nhựa phế thải thành thứ gì đó có giá trị hơn, thì mọi người có thể kiếm tiền không chịu trách nhiệm trong cách họ đối phó với nhựa bị loại bỏ."

Một phân tích dây chuyền của quy trình sản xuất cho thấy rằng hệ thống sưởi flash Joule tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường hơn đáng kể so với các quy trình sản xuất ống nano hiện có.

Wyss cho biết: “So với các phương pháp thương mại để sản xuất ống nano carbon đang được sử dụng hiện nay, phương pháp của chúng tôi sử dụng năng lượng ít hơn khoảng 90% và tạo ra lượng carbon dioxide ít hơn 90% -94%.

Tour, đồng tác giả của nghiên cứu, là Giáo sư Hóa học TT và WF Chao, đồng thời là giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật nano tại Trường Kỹ thuật George R. Brown của Rice.

Học bổng nghiên cứu sau đại học của Quỹ Khoa học Quốc gia, Văn phòng Nghiên cứu Khoa học của Lực lượng Không quân (FA9550-19-1-0296) và Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Kỹ sư Quân đội Hoa Kỳ (W912HZ-21-2-0050) đã hỗ trợ nghiên cứu.

Theo Liên minh Kỷ lục Thế Giới (Worldkings.org)