Tái Chế Lốp Cao Su Phế Thải Thành Vật Liệu Xốp Siêu Nhẹ Aerogel

Tái chế lốp cao su phế thải thành vật liệu xốp siêu nhẹ aerogel

20/03/2020

     Một nhóm các nhà nghiên cứu tại trường Đại học NUS, Singapo, do hai nhà khoa học gốc Việt: GS. Phan Thiện Nhân và PGS. Dương Minh Hải dẫn đầu đã có một bước đột phá lớn về công nghệ với thành công trong việc tái chế lốp cao su phế thải thành vật liệu xốp siêu nhẹ aerogel. Nghiên cứu được cộng đồng khoa học thế giới đánh giá cao vì không chỉ mang lại cơ hội ứng dụng aerogel một cách rộng rãi mà còn góp phần xử lý rác thải nhựa - loại rác thải nguy hiểm đang hủy hoại Trái đất của chúng ta. Mỗi năm, mức tiêu thụ chai nhựa trên toàn cầu tăng lên đều đặn và dự kiến sẽ vượt quá nửa nghìn tỷ tấn/ năm vào năm 2021.

     Nhóm nghiên cứu đã mất hai năm (từ 8/2016 - 8/2018) để phát triển công nghệ chế tạo aerogel PET. Công trình này đã được công bố trên Tạp chí khoa học Colloids and Surfaces A vào 8/2018. Aerogel PET do nhóm nghiên cứu phát triển có nhiều ưu điểm nổi bật như mềm, dẻo, bền, cực nhẹ và dễ xử lý. Nếu như giá bán của aerogel silica (loại phổ biến nhất trên thị trường) là 40 SGD (tương đương 30 USD) cho một tấm cỡ A4 thì giá sản xuất của tấm aerogel PET cùng kích cỡ chỉ là 0,5 USD. Nhóm nghiên cứu cũng đã rút ngắn quy trình sản xuất thông thường từ 7 ngày xuống còn 8 - 10 giờ.

     “Các aerogel PET của chúng tôi rất linh hoạt. Với các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau, chúng tôi có thể tùy chỉnh để phát triển các aerogel PET cho những ứng dụng khác nhau. Ví dụ, khi được kết hợp với các nhóm methyl, các aerogel PET có thể hấp thụ rất nhanh một lượng lớn dầu, hiệu quả gấp 7 lần so với các chất hấp thụ thương mại hiện có và rất phù hợp để làm sạch dầu tràn” - Giáo sư Phan Thiện Nhân khẳng định.

 

Sản phẩm aerogel PET của nhóm nghiên cứu

 

     Dưới đây là 2 trong số nhiều ứng dụng nổi bật của aerogel PET do nhóm nghiên cứu đưa ra:

     - Áo khoác cứu hỏa nhẹ và an toàn: áo khoác cứu hỏa hiện có rất cồng kềnh và thường phải sử dụng với nhiều thiết bị thở và an toàn khác. Sự nặng nề của nó có thể gây thiệt hại cho lính cứu hỏa, đặc biệt là trong các vụ cháy lớn. Nếu được phủ aerogel PET, chiếc áo khoác có thể chịu được nhiệt độ lên tới 6200C - cao gấp 7 lần so với lớp lót nhiệt được sử dụng trong áo khoác lính cứu hỏa thông thường. Nhưng đáng quý hơn là trọng lượng chiếc áo sẽ được giảm tới 90%. Sự mềm mại, nhẹ và linh hoạt của aerogel PET sẽ giúp những người lính cứu hỏa di chuyển dễ dàng hơn.

     - Mặt nạ 2 trong 1 giúp hấp thụ carbon dioxide và các hạt bụi có hại: khi được phủ một nhóm amin, aerogel PET có thể nhanh chóng hấp thụ carbon dioxide từ môi trường. Khả năng hấp thụ của nó tương đương với các vật liệu được sử dụng trong mặt nạ khí vốn rất tốn kém và cồng kềnh. Để minh họa cho ứng dụng này, nhóm nghiên cứu đã nhúng một lớp mỏng aerogel PET vào mặt nạ thương mại để tạo ra chiếc mặt nạ có thể hấp thụ cả bụi và carbon dioxide một cách hiệu quả. GS Nhân cho biết: “Ở các quốc gia đô thị hóa cao như Singapo, mặt nạ hấp thụ carbon dioxide và áo khoác chịu nhiệt được chế tạo bằng aerogel PET có thể được đặt bên cạnh các bình chữa cháy trong các tòa nhà cao tầng để nâng cao sự an toàn cho người dân khi họ thoát khỏi đám cháy”. “Mặt nạ được lót bằng aerogel PET được gia cố bằng amin cũng có thể mang lại lợi ích cho những nơi bị ô nhiễm không khí và khí thải carbon. Những chiếc mặt nạ như vậy có thể được sản xuất dễ dàng và cũng có thể được tái sử dụng” - PGS Minh khẳng định. Các nhà nghiên cứu cũng đang xem xét việc điều chỉnh bề mặt để aerogel PET có thể hấp thụ các loại khí độc như carbon monoxide, thành phần nguy hiểm nhất của khói.

     Trong các nghiên cứu trước đây, nhóm nghiên cứu đã chuyển đổi thành công giấy thải, vải vụn thành cellulose và bông aerogel tương ứng. Cùng với thành công mới về aerogel PET, nhóm nghiên cứu đã được trao Giải nhất trong hạng mục Công nghệ bền vững của Cuộc thi Thiết kế tương lai 2018 do Tech Brief tổ chức. Trong tương lai, họ sẽ cố gắng làm điều tương tự với các chất thải khác như lốp xe cũ, bã cà phê, bột đậu nành và thậm chí là cả chất thải kim loại. Hiện đã có khoảng 20 công ty trên thế giới quan tâm và muốn hợp tác với nhóm nghiên cứu.

 

An Bình