Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Adelaide ở Úc gần đây đã công bố một nghiên cứu mới cho biết các nhà nghiên cứu đang khám phá các phương pháp mới sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển đổi nhựa thải thành hydro, khí tổng hợp và các hóa chất công nghiệp khác, cố gắng giải quyết cùng lúc hai thách thức toàn cầu về ô nhiễm nhựa và năng lượng sạch. Nghiên cứu này được dẫn dắt bởi Xiao Lu, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Adelaide và các kết quả liên quan đã được công bố trên tạp chí "Chem Catalysis".

Nghiên cứu chỉ ra rằng sản lượng nhựa hàng năm trên toàn cầu đã vượt quá 500 triệu tấn, trong đó hàng triệu tấn cuối cùng đã chảy vào môi trường tự nhiên. Đồng thời, khi áp lực giảm phát thải toàn cầu tiếp tục gia tăng, việc tìm ra các giải pháp năng lượng sạch có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch ngày càng trở nên cấp thiết. Trong bối cảnh này, nhóm nghiên cứu tin rằng nhựa giàu carbon và hydro không chỉ nên được coi là gánh nặng môi trường mà còn có thể được xác định lại là một nguồn tài nguyên có thể khai thác.

Các nhà nghiên cứu giới thiệu rằng lộ trình kỹ thuật này được gọi là "cải cách ánh sáng chạy bằng năng lượng mặt trời". Nguyên tắc cơ bản là sử dụng vật liệu xúc tác quang nhạy sáng để phân hủy nhựa ở nhiệt độ tương đối thấp và trong quá trình này tạo ra hydro và các sản phẩm hóa học khác có giá trị công nghiệp. Trong số đó, hydro được nhiều người coi là một trong những loại nhiên liệu sạch quan trọng vì nó hầu như không tạo ra khí thải khi ngừng sử dụng.

Phương pháp này đòi hỏi ít năng lượng hơn phương pháp tách nước truyền thống để tạo ra hydro vì vật liệu nhựa dễ bị oxy hóa hơn. Nhóm nghiên cứu cho biết tính năng này có nghĩa là công nghệ này có thể thực tế hơn và khả thi hơn cho ứng dụng quy mô lớn trong tương lai. Kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy một số hệ thống không chỉ đạt hiệu suất sản xuất hydro cao mà còn có thể tạo ra đồng thời hydrocarbon ở dải axit axetic và diesel; một số thiết bị thậm chí đã được vận hành liên tục trong hơn 100 giờ và cho thấy sự cải thiện liên tục về độ ổn định và hiệu quả.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng thừa nhận rằng công nghệ này vẫn chưa được triển khai rộng rãi. Một trong những trở ngại chính là thành phần của rác thải nhựa rất phức tạp. Các loại nhựa khác nhau hoạt động khác nhau trong quá trình chuyển đổi và các chất phụ gia như thuốc nhuộm và chất ổn định cũng có thể cản trở quá trình phản ứng. Do đó, để cải thiện hiệu suất tổng thể và chất lượng sản phẩm cuối cùng, việc phân loại hiệu quả và liên kết tiền xử lý vẫn không thể thiếu.

Ngoài ra, làm thế nào để thiết kế chất xúc tác quang có hiệu suất mạnh hơn cũng là một trong những trọng tâm nghiên cứu hiện nay. Nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng những vật liệu như vậy không chỉ phải có tính chọn lọc cao mà còn phải duy trì độ bền trong môi trường hóa học phức tạp và khắc nghiệt để tránh suy giảm hiệu quả theo thời gian. Theo các nhà nghiên cứu, vẫn còn một khoảng cách rõ ràng giữa kết quả phòng thí nghiệm hiện tại và ứng dụng trong thế giới thực. Trong tương lai sẽ cần nhiều chất xúc tác mạnh mẽ hơn và thiết kế hệ thống hoàn thiện hơn để cho phép công nghệ này đáp ứng các yêu cầu công nghiệp hóa về hiệu quả và tính kinh tế.

Ngoài bản thân quá trình phản ứng, việc tách sản phẩm cũng là một vấn đề lớn. Do quá trình này thường tạo ra hỗn hợp khí và chất lỏng nên quá trình tinh chế tiếp theo thường đòi hỏi nhiều năng lượng hơn, do đó làm suy yếu hiệu quả bền vững tổng thể. Để giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu đề xuất một cách tiếp cận có hệ thống và toàn diện hơn, kết hợp thiết kế chất xúc tác, kỹ thuật lò phản ứng và tối ưu hóa hệ thống tổng thể, đồng thời khám phá thêm các lò phản ứng dòng chảy liên tục, hệ thống kết hợp năng lượng mặt trời với năng lượng nhiệt hoặc điện và các phương pháp giám sát quy trình ở cấp độ cao hơn.

Nhóm nghiên cứu cũng vạch ra lộ trình khuếch đại trong tương lai của công nghệ này, nhằm đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn trong vài năm tới và thúc đẩy sự phát triển của hệ thống theo hướng hoạt động công nghiệp liên tục. Các nhà nghiên cứu cho biết với sự đổi mới liên tục, công nghệ "nhựa biến thành nhiên liệu" sử dụng năng lượng mặt trời dự kiến ​​sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc xây dựng một tương lai bền vững, ít carbon.