Nội dung bài viết
Polystyrene có thể được tái chế thành vật liệu xốp carbon. Nhân loại đã xả rác thải sử dụng nhiên liệu hóa thạch vào bầu trời, giải phóng đủ CO 2 để thay đổi khí hậu hành tinh.
Chúng ta cũng đang thải một lượng carbon đáng kinh ngạc dưới dạng nhựa vào các bãi chôn lấp và vào môi trường xung quanh (và bên trong) chúng ta. Điều gì sẽ xảy ra nếu việc giải quyết một trong những vấn đề này cũng có thể giúp giải quyết vấn đề kia?
Một nghiên cứu mới do Ruth Ebenbauer tại Đại học Aarhus dẫn đầu đã thử nghiệm ý tưởng này bằng cách tái chế polystyrene thải bỏ thành (một phần) vật liệu thường được sử dụng trong các hệ thống thu hồi carbon.
Vật liệu này được làm từ các amin—một nhóm hóa học đơn giản có tác dụng thuận tiện giống như một miếng bọt biển hút CO 2. Amin sẽ lấy các phân tử CO 2 khi tiếp xúc với chúng, nhưng nhả CO 2 khi đun nóng hoặc giảm áp suất, khiến nó sẵn sàng hoạt động trở lại.
“Máy lọc CO 2” đầu tiên được thử nghiệm trong ống khói sử dụng các amin hòa tan trong nước để làm việc này, nhưng các amin rắn hiện nay được sử dụng trong tất cả các loại hệ thống thu giữ cacbon vì chúng cần ít năng lượng hơn.
Những vật liệu rắn này—thường được tạo thành các hạt tương tự như than hoạt tính trong bộ lọc nước—có diện tích bề mặt cao và độ xốp cao, do đó các amin có thể kết hợp hiệu quả với phân tử CO2. Hiện nay, những vật liệu này đều có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch.
Có hai thành phần: bản thân các nhóm amin và một thứ khác cung cấp cấu trúc để chúng nằm bên trong. Ý tưởng của nhóm nghiên cứu là polystyrene có thể rất phù hợp cho thành phần cấu trúc đó.
Polystyrene đã được sử dụng làm Styrofoam và các vật dụng rắn như dụng cụ ăn uống hoặc phần trong của hộp đựng đĩa CD. Chưa đến 1% trong số đó được tái chế ở Mỹ, trong khi châu Âu quản lý con số ít khủng khiếp hơn 10%.
Quá trình nâng cấp có hai bước hóa học. Chất đầu tiên gắn các nguyên tử brom vào các vòng thơm trong polystyrene, sử dụng vàng làm chất xúc tác.
Bước thứ hai giới thiệu một dạng amin hai cacbon (một thành phần phổ biến trong nhiều sản phẩm) và chất xúc tác đồng, giúp hoán đổi các nhóm amin trong đó có các nguyên tử brom. Một số nhóm amin hoạt động riêng lẻ, trong khi những nhóm khác liên kết với nhau để giúp tạo ra độ xốp bên trong chất rắn.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm quá trình này với một số đồ vật bằng nhựa, bao gồm Xốp, bao bì thực phẩm, nĩa, hộp đựng đĩa CD và tấm đế Lego (có thành phần hóa học khác).
Họ phát hiện ra rằng vật liệu họ sản xuất có tác dụng hoạt động tốt trong chu trình thu giữ carbon, cả ở nồng độ CO 2 cực cao của ống khói và nồng độ không khí xung quanh thấp hơn. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng họ có thể kiểm soát các đặc tính của vật liệu trong quá trình hoạt động.
Họ có thể điều chỉnh hàm lượng amin lên hoặc xuống, cũng như điều chỉnh tỷ lệ tạo ra các liên kết tạo nên độ xốp thay vì các chất hấp thụ CO2.
Vì nguyên liệu ban đầu có chứa amin mà họ sử dụng cuối cùng có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch nên thay vào đó, họ cũng đã thử nghiệm biến một số loại vật liệu tổng hợp khác thành amin.
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra một số con đường để thực hiện điều này, nhưng những con đường đó mang lại cho bạn những dạng amin phức tạp hơn một chút và có thể không có khả năng phản ứng cao.
Trong trường hợp này, họ đã sử dụng các amin này trong phản ứng nâng cấp vật liệu nệm xốp urethane và đồ trang trí trong tòa nhà. Điều này đã có hiệu quả, tạo ra vật liệu thu hồi carbon được làm hoàn toàn từ chất thải, nhưng các nhóm amin nặng hơn được làm từ chất thải cũng không hoạt động tốt.
Khả năng hấp thụ CO 2 của nó thấp hơn và không thể hấp thụ CO 2 từ không khí xung quanh. Nhưng polystyrene vẫn giữ được giá trị thương lượng và có một bản thiết kế linh hoạt ở đây.
Với nguồn và quy trình phù hợp dành cho amin , vật liệu thu giữ carbon hoàn toàn có thể được sản xuất từ lượng nhựa tràn vào các bãi chôn lấp. Và ngay cả khi nó chỉ được sản xuất một nửa từ nhựa thì đó vẫn là một sự cải thiện.
Điều này vừa có thể cung cấp một thị trường để chuyển hướng một số chất thải nhựa, vừa giảm lượng khí thải carbon trong quá trình thu giữ carbon về mặt kỹ thuật (mặc dù phần lớn lượng khí thải của nó là năng lượng cần thiết để chạy quá trình này).
Thu hồi carbon không phải là giấy phép để tiếp tục sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Đó là một hành động bổ sung mà chúng ta có thể thực hiện để kiềm chế lượng CO2 trong khí quyển nhanh hơn.
Và bạn càng có thể thực hiện quá trình đó một cách bền vững thì nó càng tốt. Thông tư hóa học, 2026.
DOI: 10.1016/j.checir.2026.100027 ( Giới thiệu về DOI ). Ars Technica đã tách tín hiệu khỏi tiếng ồn trong hơn 25 năm.
Với sự kết hợp độc đáo giữa hiểu biết về kỹ thuật và mối quan tâm sâu rộng đến nghệ thuật và khoa học công nghệ, Ars là nguồn đáng tin cậy trong biển thông tin. Suy cho cùng, bạn không cần phải biết mọi thứ, chỉ cần biết những gì quan trọng.
Gợi ý thực hành:
1. Theo dõi thông báo từ cơ quan địa phương tại California.
2. Kiểm tra nguồn chính thức trước khi chia sẻ lại thông tin.