Các nhà khoa học tại Đại học Virginia Tech, Đại học Texas A&M và Viện Công nghệ California (Caltech, Hoa Kỳ) đã tìm ra phương pháp biến phế thải nhựa PVC thành dầu bôi trơn tổng hợp có giá trị cao. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, mở ra một hướng mới để xử lý loại nhựa vốn rất khó tái chế này.

PVC là loại nhựa quen thuộc, được sử dụng để sản xuất ống nước, khung cửa sổ, sàn nhà, vỏ dây điện, thẻ thanh toán và nhiều đồ gia dụng. Nhờ có độ bền cao, giá thành thấp và khả năng chống cháy, mỗi năm thế giới sản xuất khoảng 60 triệu tấn PVC. Tuy nhiên, PVC cũng là một trong những loại nhựa khó tái chế nhất. Tỷ lệ tái chế hiện chưa tới 1%. Nguyên nhân là trong cấu trúc của PVC có chứa clo; ngoài ra, sản phẩm PVC thường còn có chất hóa dẻo, chất ổn định, thuốc nhuộm và nhiều phụ gia khác. Khi bị chôn lấp, một số hợp chất và phụ gia trong chất thải PVC có thể phát tán vào đất và nước ngầm.

Nhóm nghiên cứu đã tìm ra cách chuyển hóa PVC thành một loại dầu bôi trơn tổng hợp thuộc nhóm polyalphaolefin, gọi tắt là vPAO. Đây là nhóm vật liệu thường được sử dụng trong các loại dầu bôi trơn chất lượng cao. Quá trình chuyển hóa được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 70°C, tương đối thấp so với nhiều quy trình xử lý nhựa khác. Với sự hỗ trợ của nhôm clorua, các chuỗi phân tử dài của PVC được biến đổi và tái cấu trúc thành những phân tử có đặc tính bôi trơn. Phương pháp này đồng thời loại bỏ clo khỏi PVC và không cần sử dụng loại xúc tác metallocene đắt tiền thường dùng để sản xuất dầu polyalphaolefin. Các thử nghiệm cho thấy dầu tạo ra từ PVC có khả năng giảm ma sát và chống mài mòn tốt. Hệ số ma sát của vật liệu chỉ ở mức khoảng 0,08-0,15. Chỉ số độ nhớt đạt tới 130, cho thấy độ nhớt của dầu tương đối ổn định khi nhiệt độ thay đổi. Nhóm nghiên cứu cũng có thể điều chỉnh độ đặc, loãng của sản phẩm để phù hợp với những mục đích sử dụng khác nhau.

Công trình là kết quả hợp tác giữa ba trường đại học. Nhóm tại Virginia Tech xây dựng quy trình chuyển hóa PVC; nhóm Caltech sử dụng mô hình máy tính để nghiên cứu các phản ứng ở cấp độ phân tử; còn nhóm Texas A&M đánh giá khả năng giảm ma sát, chống mài mòn và hiệu quả bôi trơn của sản phẩm.

Theo Giáo sư Ali Erdemir thuộc Đại học Texas A&M, ban đầu nhóm nghiên cứu chưa biết sản phẩm tạo ra từ PVC có thực sự bôi trơn được và có thể cạnh tranh với các loại dầu tổng hợp hiện nay hay không. Kết quả thử nghiệm cho thấy vật liệu có hiệu năng bôi trơn rất tốt và có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

Phương pháp mới có thể mang lại hai lợi ích cùng lúc: giảm lượng phế thải PVC phải chôn lấp và tạo ra dầu bôi trơn có giá trị từ một nguồn nguyên liệu rẻ tiền. Tuy nhiên, đây mới là kết quả nghiên cứu; để ứng dụng trên quy mô lớn, công nghệ vẫn cần được tiếp tục hoàn thiện và đánh giá về chi phí, khả năng mở rộng sản xuất cũng như tác động môi trường của toàn bộ quy trình.

NPA (Theo Texas A&M University Engineering)