Giải pháp cứu ngành công nghiệp dệt may trước sự biến đổi khí hậu

Từ quần áo, ghế sofa đến rèm cửa, vật liệu polyester thống trị cuộc sống hằng ngày của chúng ta với con số đáng kinh ngạc 60 triệu tấn được sản xuất hằng năm. Tuy nhiên, việc sản xuất polyester gây ảnh hưởng đến khí hậu và môi trường vì chỉ 15% trong số đó được tái chế, trong khi phần còn lại được đưa vào các bãi chôn lấp hoặc đốt, tạo ra nhiều khí thải carbon hơn.

Tái chế polyester đặt ra một thách thức đáng kể, đặc biệt là trong việc tách riêng sợi nhựa và sợi bông tạo nên loại vải pha trộn. Các phương pháp tái chế thông thường thường ưu tiên bảo quản thành phần nhựa dẫn đến thất thoát sợi bông. Hơn nữa, các phương pháp như thế thường tốn kém, phức tạp và tạo ra chất thải kim loại do sử dụng chất xúc tác kim loại, có thể gây ô nhiễm, thậm chí độc hại với con người.

Trong một nghiên cứu đột phá, nhóm các nhà hóa học trẻ Jiwoong Lee từ Đại học Copenhagen (Đan Mạch) đã tiết lộ một giải pháp đơn giản đến bất ngờ cho vấn đề cấp bách này, có khả năng cách mạng hóa tính bền vững của ngành dệt may.

Ngành dệt may đang rất cần một giải pháp tốt hơn để xử lý các loại vải pha trộn như polyester/cotton. Hiện tại, có rất ít phương pháp thực tế có khả năng tái chế cả bông và nhựa mà thường là phương án cứu một trong hai. Tuy nhiên, với kỹ thuật mới được phát hiện, họ sử dụng một phương pháp cực kỳ đơn giản và thân thiện với môi trường mà có thể khử polyme polyester đồng thời thu hồi bông rất hiệu quả. Yang Yang thuộc nhóm Jiwoong Lee tại Khoa Hóa học của Đại học Copenhagen, người đóng vai trò là tác giả chính của nghiên cứu khoa học, khẳng định: “Phương pháp xúc tác không dấu vết này có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi”.

Dùng muối hartshorn và 24 giờ trong ‘lò nướng’

Phương pháp mới không yêu cầu thiết bị đặc biệt, mà chỉ cần nhiệt, dung môi không độc hại và nguyên liệu thông thường trong phòng bếp gia đình.

Shriaya Sharma, nghiên cứu sinh tiến sĩ của nhóm Jiwoong Lee tại Khoa Hóa học, là đồng tác giả nghiên cứu, giải thích: “Ví dụ, chúng ta có thể lấy một chiếc váy polyester, cắt nó thành những mảnh nhỏ và cho vào hộp đựng. Sau đó, thêm một chút dung môi nhẹ và sau đó là “muối sừng hươu”, loại mà nhiều người biết đến như một chất tạo men trong món nướng. Sau đó, chúng ta đun nóng tất cả lên đến 160 độ C và để trong 24 giờ. Kết quả là một chất lỏng trong đó sợi nhựa và bông lắng xuống thành các lớp riêng biệt. Đó là một quá trình đơn giản và tiết kiệm chi phí”.

Trong quá trình này, muối hartshorn, còn được gọi là ammonium bicarbonate, bị phân hủy thành amoniac, CO2 và nước. Sự kết hợp giữa amoniac và CO2 hoạt động như một chất xúc tác, kích hoạt phản ứng khử polyme có chọn lọc nhằm phá vỡ liên kết polyester trong khi vẫn bảo quản được sợi bông. Mặc dù amoniac độc hại khi bị cô lập nhưng khi kết hợp với CO2, nó trở nên thân thiện với môi trường và an toàn khi sử dụng. Do tính chất nhẹ của các hóa chất liên quan nên sợi bông vẫn còn nguyên vẹn và ở tình trạng tuyệt vời.

Trước đây, họ từng nghiên cứu và chứng minh rằng CO2 có thể đóng vai trò là chất xúc tác để phân hủy nylon, cùng nhiều thứ khác mà không để lại bất kỳ dấu vết nào. Phát hiện đó đã truyền cảm hứng cho họ khám phá việc sử dụng muối sừng hươu. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu rất ngạc nhiên khi công thức đơn giản của họ mang lại kết quả thành công lớn đến như vậy.

Carlo Di Bernardo, nghiên cứu sinh tiến sĩ và đồng tác giả công trình khoa học, cho biết: “Lúc đầu, chúng tôi rất vui mừng khi thấy nó hoạt động rất tốt với (tái chế) chai PET. Sau đó, khi chúng tôi phát hiện ra rằng nó cũng có tác dụng trên vải polyester, chúng tôi đã rất vui mừng. Điều đó thật không thể diễn tả được”.

Mặc dù cho đến nay phương pháp này mới chỉ được thử nghiệm ở cấp độ phòng thí nghiệm, nhưng nhóm nghiên cứu chỉ ra khả năng mở rộng ứng dụng và họ đang liên hệ với các công ty để thử nghiệm phương pháp này ở quy mô công nghiệp.

Yang Yang kết luận: “Chúng tôi hy vọng có thể thương mại hóa công nghệ có tiềm năng to lớn này. Việc cất giữ kiến thức này sau những cánh cổng trường đại học sẽ là một sự lãng phí rất lớn”.

Phạm vi ứng dụng cao

PET là loại nhựa được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Việc sản xuất PET, một loại nhựa quen thuộc nhất với chúng ta là chai nước giải khát, lên tới 70 triệu tấn mỗi năm và đang tăng lên hằng năm. Một phần ba sản lượng PET toàn cầu được sử dụng để sản xuất polyester và các loại vải tổng hợp khác.

Phương pháp tái chế mới dựa trên muối hartshorn (ammonium bicarbonate) hoạt động trên cả nhựa đơn PET, cũng như trên vật liệu hỗn hợp PET và bông.

Shriaya Sharma nói: “Nếu chúng ta vứt rác thải nhựa bẩn vào thùng chứa, chúng ta vẫn có thể thu lại được bông và nhựa monome chất lượng tốt từ đó. Thậm chí với một chai nhựa vẫn còn cặn nước trái cây bên trong, chỉ cần đặt chiếc chai vào hệ thống tái chế mới, mọi thứ vẫn hoạt động trơn tru”.