Nhựa hiện diện ở khắp nơi, với ước tính có hàng chục triệu tấn nhựa thải ra môi trường hằng năm, gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe con người và môi trường. Không chỉ tích tụ trong cơ thể con người, nhựa còn có thể liên quan đến các bệnh tim mạch và thần kinh, như chứng mất trí nhớ. Đặc biệt, nhựa còn làm ô nhiễm nước mưa. Nếu không có những thay đổi chính sách lớn, lượng rác thải nhựa dự kiến sẽ tăng gần gấp ba lần vào năm 2060.
Các nhà nghiên cứu bên cạnh lò phản ứng ngoài trời rộng 1 m², với bốn tấm pin mặt trời được sử dụng
ẢNH: Đại học Cambridge
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge (Anh) đã phát triển một hệ thống điện mặt trời có khả năng biến nhựa polyethylene terephthalate (PET) - loại nhựa thường được sử dụng để sản xuất chai nước - thành hydro xanh và các hóa chất hữu ích khác.
Quá trình bắt đầu bằng việc nghiền nhựa thành mảnh nhỏ, trộn với kali hydroxit và đun nóng ở 80°C trong ba ngày. Quá trình này phân hủy PET, giải phóng ethylene glycol, một thành phần cơ bản của nhựa. Sau đó, phần PET còn lại được lọc bỏ và dung dịch lỏng được đưa vào lò phản ứng năng lượng mặt trời.
Khác với các tấm pin mặt trời thông thường, hệ thống này không tạo ra điện mà sử dụng ánh sáng mặt trời để thực hiện phản ứng hóa học gọi là quang xúc tác. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm với các tấm pin mặt trời nhỏ trước khi xây dựng một lò phản ứng ngoài trời rộng 1 m², sử dụng bốn tấm lớn hơn. Kết quả cho thấy quy trình này có thể sản xuất hydro trên quy mô lớn hơn.
Nỗ lực sản xuất hydro xanh
Được biết, nhu cầu về hydro đang ngày càng gia tăng, với ứng dụng trong tinh chế dầu mỏ, sản xuất thép, metanol và amoniac. Tuy nhiên, chỉ khoảng 1% sản lượng hydro toàn cầu là phát thải thấp, trong khi phần lớn được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, vốn thải ra lượng lớn CO₂. Việc sản xuất hydro xanh không phát thải sẽ giúp giảm đáng kể lượng khí thải carbon.
Tuy nhiên, sản xuất hydro xanh vẫn gặp nhiều thách thức. Mặc dù hiệu quả, nhưng phương pháp điện phân nước lại tiêu tốn nhiều năng lượng. Trong khi đó, phân hủy nhựa cũng đòi hỏi nhiều năng lượng và khó kiểm soát sản phẩm tạo ra.
Để cải thiện hiệu quả và giảm chi phí, nhóm nghiên cứu tại Đại học Cambridge đang tìm cách thu được nhiều ánh sáng mặt trời hơn và làm cho chất xúc tác quang bền hơn. Họ hy vọng có thể mở rộng quy mô sản xuất hydro, đồng thời nghiên cứu khả năng kết hợp giữa sản xuất điện và chuyển hóa nhựa thành hydro.
Nghiên cứu này không chỉ mang lại hy vọng cho việc giải quyết vấn đề rác thải nhựa trên toàn cầu mà còn góp phần vào việc phát triển nguồn năng lượng sạch và bền vững trong tương lai.