Thực tại
Nhựa có mặt ở mọi nơi trong cuộc sống của chúng ta. Cho dù hầu hết nhựa được làm từ dầu mỏ, một số nhựa được làm từ methane được tạo ra quá trình xử lý nước thải. Một loại vi khuẩn cổ xưa có tên gọi là methanotroph chuyển đổi methane thành một phân tử có tên gọi là poly(3-hydroxybutyrate), hay P3HB. Vi khuẩn sử dụng P3HB như là một loại pin bên trong để lưu trữ năng lượng. Nhưng một công ty công nghệ sinh học, Mango Materials, ở California, Mỹ, sử dụng P3HB như là một loại vật liệu thô, lấy các hạt của nó từ vi khuẩn và sản xuất chúng thành các viên có kích thước bằng hạt đậu, gọi là nurdle. Những viên này sẽ được dùng để sản xuất các sản phẩm nhựa.Mango Materials là một phần trong nỗ lực không ngừng của các nhà khoa học, các tổ chức phi chính phủ và các công ty (cả lớn và nhỏ) để làm nhựa trở nên bền vững hơn. Tuy nhiên, con đường vẫn còn rất dài. Mango Materials chỉ sản xuất khoảng 45 tấn P3HB mỗi năm, chẳng khác gì muối bỏ biển nếu so với 400 triệu tấn nhựa được con người tạo ra mỗi năm. Như đã nói, nhựa có mặt ở mọi ngóc ngách và lĩnh vực của cuộc sống con người, từ đóng gói thực phẩm, vật liệu xây dựng, đồ điện tử, quần áo… Danh sách dài vô tận.
Ngành công nghiệp nhựa phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên không tái tạo được. Hơn 90% nhựa toàn cầu có nhựa nguyên sinh - nghĩa là được sản xuất mới hoàn toàn, chứ không phải được tái tạo - có nguồn gốc từ dầu mỏ. Sự phụ thuộc này cần đến một lượng lớn năng lượng và từ đó tạo ra nhiều khí nhà kính. Đến 2050, phát thải từ sản xuất nhựa có thể chiếm 15% lượng carbon ước tính để giữ nhiệt độ trái đất không tăng quá 1.5 độ C. Nhựa cũng tạo ra một vấn đề cực kỳ to lớn về quản lý chất thải. Khối lượng chất thải được tạo ra từ nhựa không giống như bất kỳ một chuỗi cung ứng nào. Gần 70% nhựa được sản xuất bị vứt bỏ. Nhựa sử dụng một lần, đặc biệt là đóng gói, chiếm gần 40% nhựa ở châu Âu. Nhưng như chúng ta đã biết, nhựa tồn tại trong đất hoặc trong môi trường tới hàng thập kỷ, thậm chí hàng thế kỷ sau khi bị vứt bỏ.
Về lý thuyết, nhiều loại nhựa con người hay sử dụng có thể được tái chế. Nhưng chỉ khoảng 1/10 nhựa từng được sản xuất là đã được tái chế, và chỉ khoảng 1% được tái chế hai lần. Điều này cũng dễ hiểu vì sản xuất nhựa mới rẻ hơn hơn so với đi thu gom và tái chế hoặc tái sử dụng. Đó là một vấn đề mang tính hệ thống.
Thay đổi bức tranh hiện tại cần nhiều mặt trận khác nhau: nhân rộng các công nghệ tái chế, phát triển công nghệ mới để xử lý nhựa khó tái chế, tìm hiểu từ tự nhiên những cách thức mới để hỗ trợ cho sản xuất và tái chế, và kìm hãm việc sản xuất nhựa sử dụng một lần. Kết quả từ những việc này có thể mang lại nhiều lợi ích cho các ngành khác của nền kinh tế.
Phân loại tốt hơn
Các nghiên cứu cho thấy rằng để làm nhựa bền vững hơn, việc tái chế cần được nhân rộng theo cấp số nhân trên toàn thế giới. Hầu hết công nghệ tái chế hiện tại là tái chế cơ học, được thực hiện bằng máy móc. Rác thải nhựa được thu gom, làm sạch, phân họa, nghiền nát và sau đó nấu chảy và tạo hình thành những viên nhựa (pellet) rồi bán cho các công ty sản xuất sản phẩm từ nhựa tái chế. Quy trình trông có vẻ đơn giản nhưng trên thực tế thì không đơn giản một chút nào. Vấn đề là có quá nhiều loại nhựa khác nhau. Chỉ cần một lượng nhỏ một loại nhựa khác khi nấu chảy có thể làm giảm chất lượng của nguyên mẻ nhựa, do đó, đầu tiên nhựa cần phải được phân loại hết sức cẩn thận.
Ở những quốc gia phát triển, việc phân loại thường được hỗ trợ với máy móc công nghệ cao ở các cơ sở tái chế lớn. Những cơ sở này nhắm đến các loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất, đặc biệt là polyethylene terephthalate (PET, dùng để làm chai nước), polyethylene tỷ trọng cao (HDPE, chai sữa và dầu gội đầu), và đôi khi polyethylene tỷ trọng thấp (LDPE, bao nylon) và polypropylene (nắp chai).
Cho dù có phân loại chi tiết như thế nào đi nữa, nhựa tái chế vẫn không thể nào có chất lượng bằng nhựa nguyên sinh. Hơn 10.000 phụ gia được thêm vào để nhựa có màu và đặc điểm kỹ thuật khác nhau. Nhựa cùng loại thường có phụ gia khác nhau, làm cho nhựa tái chế không còn được tối ưu nữa trong quá trình tái sản xuất. Hơn nữa, các chuỗi polymer dài tạo nên những vật liệu này trở nên ngắn hơn mỗi lần bị nấu chảy. Tất cả các yếu tố này làm cho việc tái chế nhựa thường là downcycling (tạo ra các sản phẩm có chất lượng và thông số kỹ thuật kém hơn hoặc xấu hơn). Bởi vì các nhà sản xuất không thể tạo ra nhiều sản phẩm với nhựa tái chế, nhu cầu cho loại nhựa này bị hạn chế. Thu lượm nhựa nhiều hơn nữa vẫn không giải quyết được vấn đề nếu nhựa tái sinh không được sử dụng rộng rãi.
Để tăng hiệu quả tái chế cơ học và cải thiện chất lượng nhựa tái sinh, một số nhà nghiên cứu đang phát triển một số hóa chất, gọi là chất tương thích, giúp các loại nhựa khác nhau có thể trộn đều hơn khi nung chảy. Các nỗ lực khác nhắm đến việc phân loại để đảm bảo nhựa đồng nhất với nhau trước khi đưa vào tái chế, chẳng hạn như sử dụng đóng dấu kỹ thuật số (digital watermark) trên nhựa dùng để đóng gói. Trên những loại nhựa này sẽ có mã để các camera chuyên dụng ở những cơ sở tái chế có thể đọc được và có chứa thông tin về đặc tính của loại nhựa đó. Một phương pháp nữa là thiết kế đồng nhất, kêu gọi các nhà sản xuất dùng ít loại nhựa hơn và sử dụng chung phụ gia. Khi đó, nhựa tái chế có được chất lượng cao hơn.
Một số công ty đang bắt đầu áp dụng các ý tưởng này. Coca-Cola bắt đầu đóng chai Sprite trong những chai nhựa trong suốt, chứ không phải là chai xanh lá truyền thống mà họ đã sử dụng 60 năm nay. Mục tiêu là hỗ trợ quá trình tái chế chai nhựa thành chai nhựa chứ không phải từ chai nhựa thành các sản phẩm khác khó tái chế hơn. Điều này cũng giúp Coca-Cola đạt được cam kết của mình ở việc tăng nhựa tái chế trong quá trình đóng gói. Và quan trọng hơn, điều này làm tăng nhu cầu với nhựa tái sinh.
Tùy cơ ứng biến
Nhựa là vật liệu dễ tiếp cận vì rẻ và mang tính thực tế cao đối với những người sống ở vùng sâu vùng xa khi họ không thể hoặc có ít điều kiện tiếp cận với tủ lạnh và hệ thống vệ sinh. Thêm vào đó, vì nhẹ nên nhựa tốn ít năng lượng hơn để được vận chuyển so với các vật liệu đóng gói đồ ăn thức uống khác. Vì lẽ đó, nhựa có mặt ở mọi ngóc ngách của địa cầu. Và bởi vì rác thải nhựa có quá ít giá trị nên người ta không có động lực kinh tế để thu gom ở những nơi xa xôi hẻo lánh. Sự thật là rác thải nhựa tràn ngập ở những quốc gia có mức sống thấp và trung bình. Có rất ít chương trình tái chế nghiêm túc ở những nơi này. Ước tính có khoảng 2 tỷ người trên thế giới thiếu hoặc không thể tiếp cận dịch vụ quản lý chất thải. Phần lớn của 13 triệu tấn nhựa thải ra biển hàng năm đến từ những khu vực có hệ thống quản lý chất thải yếu kém. Nhưng ngạc nhiên hơn nữa là phần lớn việc tái chế nhựa diễn ra ở các nước có thu nhập thấp và trung bình. Ở những nơi này, tái chế là một phần của nền kinh tế không chính thức khi những người nhặt rác thu lượm và phân loại các loại nhựa. Tuy nhiên, những người này làm việc trong một môi trường độc hại và không có đủ sức mạnh để ngã giá. Nhưng điều này bắt đầu thay đổi khi sắp tới đây họ có thể tham gia vào các chương trình quản lý chất thải. Điều này cho thấy cần có sự tùy cơ ứng biến trên quy mô toàn cầu để giải quyết vấn nạn rác thải nhựa.
Quảng cáo
Công nghệ mới
Một nỗ lực khác là tập trung nghiên cứu các công nghệ tái chế cao cấp hơn, gọi là tái chế hóa học. Những phương pháp này chưa được ứng dụng rộng rãi trên quy mô thương mại, nhưng từ từ chúng cũng được áp dụng cho các loại nhựa không thể tái chế bằng máy móc. Một phương pháp như thế gọi là nhiệt phân, theo đó nhựa được làm nóng ở nhiệt độ cao mà không có oxy, làm cho chuỗi polymer bị phá vỡ thành các thành tố nhỏ hơn. Nhiệt phân có thể được sử dụng cho rác thải nhựa hỗn hợp. Cho đến nay, hầu hết nghiên cứu về nhiệt phân tập trung vào việc chuyển đổi nhựa thành nhiên liệu - một quy trình tốn nhiều năng lượng và cuối cùng cũng thải ra carbon. Nhưng trên lý thuyết, các phân tử nhỏ hơn từ quá trình nhiệt phân có thể kết hợp lại với nhau để tạo thành nhựa.
Một phương pháp tái chế tiên tiến khác là phá vỡ các phân tử nhựa thành các tiểu đơn vị riêng lẻ, sau đó kết hợp thành polymer, tránh được quá trình rút ngắn chuỗi polymer và sự suy giảm chất lượng nhựa xảy ra trong quá trình tái chế bằng máy. Điều này có thể hỗ trợ tái chế nhựa nhiệt rắn - một loại polyme không thể nấu chảy và do đó không thể tái chế bằng máy móc. Những polyme này được sử dụng để sản xuất các vật liệu như nhựa bakelite, melamine và nhựa epoxy được sử dụng trong các cánh tua-bin gió. Tái chế hóa học cũng mở ra khả năng upcycling (làm cho các sản phẩm hóa học giá trị hơn nhựa, và khó chế tạo bằng các phương pháp khác).
Một thách thức với tái chế hóa học là polymer nhựa rất bền vững, điều vốn làm cho nhựa rất hữu ích trong nhiều ứng dụng của cuộc sống, do đó cần nhiều năng lượng để phá vỡ các chuỗi này. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm enzyme và chất xúc tác để giảm năng lượng cần cho quá trình tái chế.
Giải pháp từ tự nhiên
Để tìm những enzyme và chất xúc tác đó, chúng ta có thể nhờ vào tự nhiên. Chuỗi polymer có rất nhiều trong tự nhiên, và cách thế giới tự nhiên bẻ gãy các chuỗi này có thể được áp dụng để bẻ gãy các chuỗi polymer do con người tạo ra. Một ví dụ là giun ăn (mealworm - Tenebrio molitor), vốn được gọi là “một lò phản ứng sinh học tí hon”. Loài này có thể phân hủy nhựa dựa vào hệ vi khuẩn trong đường ruột của chúng. Một số loài vi khuẩn có thể phá vỡ nhiều loại nhựa khác nhau thành một sản phẩm cuối cùng giống nhau, thêm một bằng chứng cho thấy các vi khuẩn có thể giúp tái chế nhựa hỗn hợp.Quảng cáo
Không chỉ có vậy, các nhà nghiên cứu còn hướng về tự nhiên để làm cho ngành công nghiệp nhựa bền vững và khép kín hơn. Mối quan tâm và nhu cầu về nhựa được sản xuất từ đường mía và bắp đang tăng lên. Tuy nhiên, nhựa sinh học chỉ chiếm một phần rất nhỏ của tổng lượng nhựa được sản xuất hiện tại, và nếu nhân rộng nhựa sinh học, áp lực lên đất nông nghiệp và nguồn nước sẽ rất lớn. Nhưng đây cũng chính là động lực để Mango Materials (công ty được đề cập ở đầu bài) tạo ra P3HB từ methane. Loại khí này rẻ hơn nhiều so với đường mía hay bắp - và nhựa thì giá trị hơn nhiều so với các sản phẩm khác có thể được làm từ methane. Nhưng vẫn còn có những lo ngại về nhựa sinh học vì nó có chuỗi polymer khác với nhựa được làm từ nhiên liệu hóa thạch, do đó nó không hợp với hệ thống tái chế hiện tại.
Kết
Tới 2050, nhu cầu nhựa toàn cầu được dự báo sẽ tăng gấp ba hiện tại, lên tới 1.100 triệu tấn mỗi năm. Tăng quy mô tái chế, sử dụng nguồn nguyên liệu tái tạo và thực hiện các chiến lược khác để làm ngành công nghiệp nhựa khép kín là những biện pháp để giữ mức sản xuất nhựa trong “giới hạn của Trái Đất”. Nhưng nếu sản xuất nhựa tiếp tục tăng trưởng đúng như mức dự báo, cơ hội và lựa chọn càng ngày càng ít lại. Và đến 2050, cho dù có đủ hóa chất và công nghệ, chúng ta sẽ không có một giải pháp bền vững nào nữa.Theo SA
