Biến vi nhựa thành vật liệu cứng hơn kim cương

Phương pháp mới của Đại học James Cook giúp chuyển đổi vi nhựa thành graphene, vật liệu bền chắc gấp 200 lần thép và có nhiều ứng dụng.

Tiến sĩ Adeel Zafar tại Đại học James Cook cùng đồng nghiệp tìm ra phương pháp mới để xử lý lượng rác thải nhựa ngày càng tăng trên thế giới, Interesting Engineering hôm 15/8 đưa tin.

Vi nhựa từ chai nhựa ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái. (Ảnh: iStock).

Một số rác thải nhựa phân hủy thành những mảnh nhỏ hơn, thường nhỏ tới kích thước micromet, giáo sư Mohan Jacob từ Đại học James Cook cho biết. Chúng nổi tiếng với tính chất không phân hủy và không tan trong nước, là mối đe dọa ngày càng lớn với cá, động vật và con người. Khi đã ở trong nước, vi nhựa sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn dưới biển và cả chuỗi thức ăn của con người.

Zafar cho biết, việc tái chế vi nhựa đối mặt với thách thức lớn do các quy trình phân tách tốn nhiều công sức và chi phí cao, dẫn đến tỷ lệ thu hồi tài nguyên rất thấp trên toàn cầu. "Việc tái chế nâng cấp (upcycling), nghĩa là biến đổi rác thải nhựa thành vật liệu có giá trị cao hơn thay vì phá hủy, rất được quan tâm", Zafar nói.

Trong nghiên cứu mới, nhóm chuyên gia nghiền chai nhựa thành vi nhựa, sau đó sử dụng kỹ thuật tổng hợp Plasma vi sóng áp suất khí quyển (APMP) mới để chuyển đổi các mảnh vụn thành graphene - vật liệu carbon dày một nguyên tử, cứng hơn kim cương, bền chắc hơn thép 200 lần và nhẹ hơn nhôm 5 lần.

Graphene ngày càng được ưa chuộng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Vật liệu này có ứng dụng đa dạng như giúp sản xuất các loại cảm biến, lọc nước, hấp thụ hóa chất vĩnh cửu PFAS.

Nghiên cứu mới cho thấy vi nhựa polyethylene từ chai lọ bỏ đi có thể được chuyển đổi hiệu quả thành graphene thông qua phương pháp tổng hợp APMP. Kết quả phân tích quang phổ Raman của vật liệu tổng hợp cho thấy một phổ đặc trưng của các vật liệu gốc graphene, với một số dấu hiệu khiếm khuyết và sự hiện diện của oxy.

"Khoảng 30 mg vi nhựa giúp tạo ra gần 5 mg graphene trong 1 phút. Tốc độ sản xuất này cao hơn đáng kể so với trước đây, cung cấp một giải pháp thay thế đơn giản, thân thiện với môi trường hơn so với những công nghệ hiện tại", Zafar cho biết.

"Nghiên cứu không chỉ đi tiên phong trong phương pháp tổng hợp graphene mới mà còn góp phần vào mục tiêu lớn hơn là giảm tác động tiêu cực của ô nhiễm vi nhựa đến hệ sinh thái", Jacob nhận định.

• Phát hiện chấn động trong lõi băng Nam Cực
• Graphene "thần kỳ": Cứng hơn cả kim cương
• Graphene: Vật liệu mới có thể làm biến đổi thế giới