Đây là cách Lego hoàn thiện những khối gạch đồ chơi làm từ nhựa tái chế

Hàng năm, toàn thế giới sản xuất ra hơn 380 triệu tấn đồ nhựa. Riêng Lego đã chiếm khoảng 100 nghìn tấn mỗi năm, chỉ để tạo ra đồ chơi cho các bé (và trong nhiều trường hợp là cả bố của các bé nữa). Bản thân con số 100.000 trong cả khối lượng 380.000.000 tấn có vẻ nhỏ, nhưng ngần ấy là lượng nhựa đủ để Lego tạo ra 110 tỷ khối gạch đồ chơi.

Điều đáng quan tâm nhất là, tuyệt đại đa số 110 tỷ miếng gạch nhựa ấy đều được làm từ một chất liệu gọi là acrylonitrile-butadiene-styrene, viết tắt là ABS, một sản phẩm trích xuất từ dầu mỏ, và đang là một trong những chất liệu nhựa được ưa chuộng nhất nhờ vào độ bền sau khi xử lý nhiệt. Vấn đề nằm ở chỗ, khi tái chế nhựa ABS, độ bền của nó sẽ giảm đi trong những lần sử dụng sau, và cũng chính vì độ bền, sẽ mất rất nhiều thời gian, cụ thể là cỡ hơn 1000 năm, để nhựa ABS hoàn toàn phân hủy trong môi trường tự nhiên.



Đấy cũng là lý do, vào năm 2015, sau 66 năm liên tục sản xuất ra những bộ đồ chơi gạch nhựa được hàng triệu trẻ em yêu mến trên toàn thế giới, với những mảnh ghép không được tái chế, Lego tuyên bố đầu tư 155 triệu USD trong quỹ doanh thu khổng lồ 7 tỷ USD của họ để mở Trung tâm Vật liệu bền vững. Sản phẩm đầu tiên của trung tâm này là một chất liệu nhựa tổng hợp từ bã mía. Chất liệu này khiến các nhà khoa học ở Lego tiêu tốn mất 2 năm trời để hoàn thiện công thức kết cấu nhựa polyethylene. Nhưng nó không đủ bền như những miếng gạch nhựa ABS truyền thống, nên chỉ được dùng để làm những chi tiết trang trí như cây cối hay lá. Gạch nhựa làm từ bã mía của Lego chỉ chiếm có 2% tổng lượng gạch nhựa đồ chơi họ sản xuất hàng năm, như bộ chi tiết cây cối dưới đây:

Nhưng rồi, cũng là Trung tâm Vật liệu bền vững vừa rồi đã giới thiệu miếng gạch 2x4 kinh điển, thứ quá quen thuộc với người chơi Lego, và thay vì sử dụng chất liệu nhựa sinh học từ bã mía, Lego tìm ra cách tái chế vỏ chai nhựa PET để tạo ra đồ chơi cho trẻ em. Đây là lần đầu tiên Lego tạo ra được một khối gạch nhựa tái chế đáp ứng gần như đầy đủ mọi yêu cầu về độ bền như những miếng gạch ABS thông thường.



Để làm được điều đó, trong ba năm vừa rồi, nhóm kỹ sư 150 người ở Trung tâm Vật liệu bền vững đã thử nghiệm hơn 250 loại nhựa PET khác nhau. Kết quả như anh em thấy trong hình trên là một khối gạch đạt tiêu chuẩn của Lego về sức bám. Khái niệm này mô tả khả năng hai khối gạch Lego, dù được sản xuất năm 1980 hay 2020 vẫn có thể lắp vào được với nhau một cách khăng khít. Nếu một khối nhựa không đủ bền hoặc co quá mức trong quá trình sản xuất, thì sẽ không lắp được vào nhau một cách hiệu quả.

Tim Brooks của Lego cho biết: “Chúng tôi chấp nhận sai số khối gạch nhựa ở mức từ 1 đến 2 micron, bé hơn cả độ dày một sợi tóc con người. Con số này là vô cùng chính xác xét đến tiêu chuẩn sản phẩm tiêu dùng. Vì thế lực bám là thử thách lớn nhất chúng tôi phải đối mặt. Nếu sai số quá lớn thì hoặc miếng nhựa thử nghiệm sẽ không lắp ráp được như mong muốn, quá lỏng hoặc quá chặt. Để đúc được một miếng nhựa như vậy là rất khó. Chất liệu nhựa sẽ được ép lỏng giống như kem đánh răng vào khuôn đúc ở nhiệt độ cao, rồi sau đó làm mát để miếng gạch thành hình. Khi ấy chất liệu sẽ co lại, và bạn sẽ không muốn nó co lại nhiều quá.”

Đúc được miếng nhựa đúng quy chuẩn đã khó, giữ nó bền bỉ qua hàng thế hệ lại còn khó hơn. Những miếng gạch Lego tiêu chuẩn đều được thử nghiệm độ bền ở nhiệt độ cao và thấp, bôi bơ, thậm chí nước bọt nhân tạo để đảm bảo độ bền hàng chục năm trời mà không biến dạng. Với chất liệu PET tái chế mới, Lego gần như thỏa mãn được gần như tất cả yêu cầu của họ, kể cả lực bám giữa các khối gạch với nhau. Giờ thử thách của Lego là tối ưu lực bám của khối gạch làm từ nhựa tái chế, thêm màu sắc cho từng khối gạch và kế đến là chọn ra mẫu gạch nào tạo ra nhiều tác động tích cực nhất nếu họ thay đổi từ nhựa ABS sang nhựa PET tái chế.



Trong số hơn 3.500 miếng gạch nhựa Lego khác nhau, thì khối gạch 2x4 là phổ biến nhất. Nếu toàn bộ lượng gạch 2x4 trong hàng triệu bộ Lego bán ra thị trường được thay đổi chất liệu thành nhựa tái chế, thì tác động đối với môi trường là không hề nhỏ, cùng lúc hỗ trợ mục tiêu đến năm 2030 đồ chơi Lego sẽ chỉ sử dụng vật liệu bền vững. Kế đến sẽ là những khối gạch 1x1 nhỏ xíu, thứ mà hầu như bộ đồ chơi nào của Lego cũng có.

Ông Brooks nói: “Nhựa ABS rất cứng, rất chính xác và rất bền. Còn trong khi đó thì nhựa PET kém hơn ở mọi khía cạnh, vì thế cần phải ứng dụng những giải pháp tùy chỉnh kết cấu nhựa. Đó là khác biệt cơ bản. Chúng tôi dùng nhựa PET kết cấu khác với chất phụ gia bí mật đang đăng ký bản quyền, để tạo ra những khối nhựa có độ bền như ABS.”

Gregg Beckham, chuyên gia Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, người hồi năm 2018 đã tạo ra được một enzyme giúp phân hủy nhựa PET cảm thấy ấn tượng với thành quả của Lego:

“ABS là một chất liệu kỳ diệu. Nó cực kỳ linh hoạt vì bạn có thể tùy chỉnh hàm lượng và tỉ lệ của từng thành phần A, B hoặc S. Cũng nhờ khả năng điều chỉnh này mà có rất nhiều loại nhựa ABS khác nhau, thứ mà chúng ta chạm vào và sử dụng hàng ngày. Còn trong khi đó nhựa PET rất khó để có thể tạo ra được một kết cấu bền vững như nhựa ABS, thứ mà gạch nhựa Lego đã quá nổi tiếng. Đây là một thử thách đặc biệt của ngành khoa học nghiên cứu polymer, và thành quả của nó thì vô cùng ấn tượng.”

Mục tiêu tương lai của Lego không chỉ là tìm ra chất liệu khác để thay thế cho ABS, mà còn cả những phương pháp để tái chế nhựa PET và sau này là cả nhựa ABS một cách hiệu quả.

Theo Wired