Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo Metropolitan đã phát triển một quy trình hóa học mới tái chế polyester, bao gồm PET từ chai nhựa, thành morpholinamide, một khối xây dựng linh hoạt và có giá trị được sử dụng trong quá trình tổng hợp nhiều loại hợp chất. Phản ứng mang lại năng suất cao, không lãng phí, không cần hóa chất độc hại và có thể dễ dàng mở rộng quy mô. Nhóm đã phá vỡ thành công chu trình tái chế chất thải nhựa khép kín thường tốn kém và đi lên, tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị hơn.
Tái chế thông thường và nâng cấp
Trong cuộc chiến chống lại rác thải nhựa, tái chế đóng một vai trò không thể thiếu. Nhưng với giá nào? Trong trường hợp tái chế polyester, bao gồm polyetylen terephthalate (PET) trong chai nhựa, thường cần có điện để đưa các phản ứng hóa học cần thiết đến nhiệt độ đủ cao hoặc cần có điều kiện kiềm mạnh để tạo ra chất thải hóa học. Cuối cùng, hợp chất trung gian chúng ta thu được sẽ được sử dụng để tạo ra sản phẩm tương tự. Điều này không chỉ gây lãng phí mà còn không khả thi về mặt kinh tế.
Đây là nơi bắt nguồn của chu kỳ "tăng". Các nhà khoa học đang nỗ lực phá vỡ chu trình khép kín này và tạo ra các hợp chất từ rác thải nhựa có giá trị và hữu ích hơn cho xã hội. Các chương trình “vòng mở” như thế này là một phần quan trọng trong chiến lược thực tế giúp chúng ta chuyển đổi sang một xã hội xanh.
Đột phá trong biến đổi hóa học
Hiện nay, bởi Đại học Tokyo Metropolitan Một nhóm nghiên cứu do Phó Giáo sư Yohei Ogiwara và Giáo sư Mitsuhiro Nomura dẫn đầu đã đề xuất một phương pháp hầu như không tạo ra chất thải để biến polyester thành khối xây dựng đa chức năng có thể chuyển đổi thành nhiều hợp chất có giá trị. Họ đã sử dụng một dung môi rẻ tiền gọi là morpholine và một lượng nhỏ chất xúc tác gốc titan để chuyển polyester thành morpholinoamide. Chúng không chỉ có thể được chuyển đổi thành các hợp chất trung gian tạo ra nhiều polyester hơn (tái chế), mà còn có thể dễ dàng phản ứng để tạo ra xeton, aldehyd và amin, tất cả các họ hóa chất quan trọng có thể được sử dụng để tạo ra nhiều hợp chất có giá trị hơn khác (tái chế).
Quy trình mới không yêu cầu thuốc thử đắt tiền hay điều kiện khắc nghiệt và hầu như không tạo ra chất thải hóa học. Hiệu suất rất cao và mọi dung môi không phản ứng đều có thể được thu thập dễ dàng. Họ cũng phát hiện ra rằng chỉ cần một lượng nhỏ chất xúc tác để thúc đẩy phản ứng ở tốc độ hợp lý và tất cả những gì cần thiết để tách sản phẩm là quá trình lọc đơn giản. Một điểm quan trọng được nhóm nghiên cứu nhấn mạnh là phản ứng chính xảy ra ở áp suất bình thường, nghĩa là không cần bình hoặc thiết bị phản ứng đặc biệt. Điều này làm cho phản ứng có thể dễ dàng mở rộng ngay cả trong phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh điều này bằng cách chiết xuất 50 gam vật liệu PET từ một chai nước giải khát PET thực tế, cho nó phản ứng với morpholine và thu được hơn 70 gam morpholinamide, với hiệu suất 90%.
Tác động và tiềm năng trong tương lai
Khi vấn đề rác thải nhựa toàn cầu ngày càng gia tăng, cần có những chiến lược mới táo bạo để giải quyết vấn đề nhựa và tái hòa nhập chúng vào xã hội. Là một lựa chọn tái chế không gây lãng phí, chi phí thấp, phát hiện của nhóm có thể sớm được áp dụng để chuyển chất thải polyester thành các hóa chất đặc biệt.