Phát minh biến rác nhựa sinh học thành phân bón

Nhóm nghiên cứu tại Tokyo (Nhật Bản) đã phát triển một phương pháp chuyển nhựa sinh học thành phân bón, và phát minh này hứa hẹn còn mang nhiều ý nghĩa to lớn hơn.

Với công nghệ mới, nhựa có thể làm được nhiều việc hơn là làm giá đỡ cho cây phát triển mà nó có thể trở thành phân bón. Ảnh: Getty Images

Các loại rác nhựa sinh học sử dụng một lần là một vấn đề môi trường lớn, gây ô nhiễm mọi thứ từ rãnh đại dương sâu nhất trong vỏ Trái Đất Mariana đến đỉnh Everest cao nhất thế giới.

Số liệu thống kê cho thấy, hiện mới chỉ có 14% rác nhựa thực sự được tái chế. Trong khi nhiều chuyên gia và những người ủng hộ lập luận rằng giải pháp cho vấn đề này là tạo ra một hệ thống quay vòng, theo đó nhựa được tái sử dụng thay vì bỏ đi.

Để đạt được mục tiêu này, một nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học có trụ sở tại thủ đô Tokyo (Nhật Bản) đã phát triển một phương pháp chuyển nhựa sinh học thành phân bón. Nhưng họ nói rằng, phát hiện của họ thậm chí còn có ý nghĩa rộng lớn hơn đối với việc tái sử dụng rác nhựa trong tương lai.

Đồng tác giả nghiên cứu và trợ lý giáo sư Daisuke Aoki của Viện Công nghệ Tokyo cho biết: “Chúng tôi rất lạc quan và tin rằng công trình của chúng tôi là một cột mốc quan trọng đối với việc phát triển các vật liệu polyme bền vững và có thể tái chế trong tương lai gần. Điều này đồng nghĩa với kỷ nguyên của 'bánh mì làm từ nhựa' cũng sắp đến gần".

Nghiên cứu này vừa được công bố trên tạp chí chuyên ngành Green Chemistry, tập trung vào nhựa poly (isosorbide carbonate) (PIC) có nguồn gốc sinh học.

Chất dẻo sinh học là chất dẻo được làm từ sinh khối đã được đề xuất như một chất thay thế bền vững hơn cho chất dẻo từ dầu mỏ. Đặc biệt, PIC được làm từ một monome (đơn vị cấu tạo nên đa phân tử) gọi là isosorbide (ISB), một sản phẩm phụ không độc của glucose.

ISB có thể được biến thành phân bón thông qua một quá trình gọi là ammonolysis: tức amoniac được sử dụng để tách carbon kết nối các monome ISB. Điều này tạo ra urê, là một chất giàu nitơ làm ra một loại phân bón phổ biến.

Quy trình tái chế rác nhựa sinh học của các nhà khoa học Nhât Bản. Đồ họa: Tokyo Institute of Technology

Trong khi các nhà khoa học từ lâu đã biết đến sự phân giải ammonolysis (một loại phản ứng hóa học, trong đó amoniac được sử dụng làm chất phản ứng- tương tự như phản ứng thủy phân trong đó các phân tử nước bị tách ra), các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã tìm cách hoàn thành phản ứng bằng cách sử dụng càng ít năng lượng và càng ít dung môi hữu cơ càng tốt.

Đầu tiên, họ thử phản ứng trong nước 30 độ C ở áp suất khí quyển. Họ đã có thể tạo ra urê, nhưng phản ứng không hoàn thành trong vòng 24 giờ và PIC chưa bị phân hủy hoàn toàn. Tuy nhiên sau đó họ phát hiện ra rằng việc tăng nhiệt độ nước lên mức 90 độ C đã dẫn đến phản ứng hoàn toàn trong vòng sáu giờ đồng hồ.

“Phản ứng xảy ra mà không cần đến bất kỳ chất xúc tác nào, chứng tỏ rằng quá trình phân giải PIC có thể dễ dàng thực hiện bằng cách sử dụng amoniac trong nước và đun nóng ở nhiệt độ cao hơn. Do đó, quá trình này vận hành đơn giản và thân thiện với môi trường nhìn từ quan điểm tái chế hóa chất”, giáo sư Aoki cho biết trong thông cáo báo chí.

Theo báo cáo của tờ tạp chí Forbes, mặc dù vậy nhóm nghiên cứu có trụ sở tại Tokyo không phải là những người đầu tiên biến nhựa thành phân bón. Trước đó công ty khởi nghiệp Neptune Plastic cũng đã phát triển một loại nhựa từ vật liệu cấp thực phẩm (an toàn cho người tiêu dùng) có thể ủ trong vườn nhà.

Tuy nhiên, đến nay vẫn còn một số tranh luận xung quanh việc liệu nhựa sinh học có thực sự phải là một giải pháp thân thiện với môi trường cho cuộc khủng hoảng ô nhiễm rác nhựa hay không.

Và điều chắc chắn là không phải lúc nào chúng cũng phân hủy sinh học nhanh như trên các quảng cáo. Một báo cáo của Liên Hợp quốc mới đây đã đưa ra kết luận rằng, rác nhựa phân hủy rất chậm trong đại dương trước khi chúng có thể trở thành một giải pháp thay thế có ý nghĩa.

Tất nhiên, các giải pháp tái chế tuần hoàn như cách mà nhóm giáo sư Daisuke Aoki đang đề xuất sẽ giải quyết được vấn đề này. Tuy nhiên, đâu đó vẫn còn những lo ngại rằng việc phát triển sinh khối cho nhựa sinh học có thể góp phần gây ra các cuộc khủng hoảng về khí hậu và đa dạng sinh học bằng cách chiếm diện tích đất có giá trị có thể được sử dụng để lưu trữ carbon hoặc môi trường sống.

Các tác giả của một nghiên cứu gần đây về biến đổi khí hậu và ô nhiễm nhựa cho biết: Nhằm đáp ứng các yêu cầu về đất đai để thay thế lượng nhựa được sử dụng để đóng gói trên toàn cầu thì phải cần tới 61 triệu ha diện tích để chuyển đổi nhựa sinh học đang ở dạng vật liệu thô- một con số còn lớn hơn cả diện tích nước Pháp.