Mỗi năm, thế giới tạo ra tới 460 triệu tấn nhựa, nhưng chỉ khoảng 9% trong số đó được tái chế. Phần còn lại tràn lan khắp hành tinh, từ đáy vực Mariana đến trong cơ thể con người. Bài toán ô nhiễm nhựa và biến đổi khí hậu càng trở nên cấp bách, đòi hỏi giải pháp giảm sản xuất, tăng tái chế và xử lý hiệu quả.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học nỗ lực tìm cách tái chế nhựa (vốn là sản phẩm từ dầu mỏ) thành nhiên liệu. Công nghệ dẫn đầu nỗ lực này hiện nay là pyrolysis (nhiệt phân). Trong đó, công nghệ này đốt nóng nhựa ở nhiệt độ cực cao (khoảng 900 độ C) trong môi trường không có oxy, để phá vỡ chuỗi polyme thành các phân tử hydrocarbon có thể tái sử dụng làm nhiên liệu.
Tuy nhiên, hạn chế lớn của nhiệt phân là tiêu tốn năng lượng, đắt đỏ vì cần chất xúc tác, khiến khó áp dụng ở quy mô thương mại. Trong nỗ lực tìm giải pháp thay thế, nhóm nhà khoa học tại Đại học Yale (Mỹ) đã công bố công trình nghiên cứu đột phá.
Giáo sư Shu Hu (phải) và cộng sự Liangbing Hu trong phòng thí nghiệm, giới thiệu thành quả nghiên cứu công nghệ nhiệt phân mới giúp biến rác thải nhựa thành nhiên liệu sạch. Ảnh: Yale Engineering
Theo báo cáo trên tạp chí Nature Chemical Engineering vào tháng 7/2025, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thiết bị “cột phản ứng carbon gia nhiệt điện in 3D”. Thiết bị này được thiết kế dưới dạng một cột phản ứng gồm ba phần nối tiếp nhau, trong đó kích thước các khoảng trống siêu nhỏ bên trong vật liệu giảm dần từ trên xuống dưới. Sự sắp xếp đặc biệt này cho phép kiểm soát chính xác tốc độ và mức độ phản ứng, đồng thời tối ưu hóa sự phân bố nhiệt và hiệu suất chuyển hóa trong suốt quá trình xử lý/
Để kiểm chứng tính khả thi, nhóm nghiên cứu còn chế tạo một mẫu cột phản ứng từ nỉ carbon thay vì in 3D. Dù hiệu suất có giảm nhẹ so với bản gốc, hệ thống này vẫn đạt tỷ lệ chuyển hóa 56%, cao hơn đáng kể so với phần lớn công nghệ nhiệt phân nhựa hiện nay.
“Những kết quả này thực sự đầy hứa hẹn, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn để biến rác thải nhựa thành các nhiên liệu có giá trị,” Giáo sư Shu Hu, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ với Yale Engineering.
Sơ đồ cột phản ứng cacbon gia nhiệt điện in 3D với cấu trúc lỗ rỗng phân tầng - đột phá công nghệ giúp nâng hiệu suất nhiệt phân và không cần chất xúc tác. Ảnh: Yale Engineering
Song, vẫn có những hoài nghi với phương pháp này. Một số chuyên gia cho rằng nhiệt phân có thể chỉ là chiêu “gian lận xanh” của ngành dầu khí, giống như những câu chuyện tô vẽ về tái chế nhựa trước đây. ProPublica từng chỉ ra, nhiều tính toán “ảo thuật” được dùng để thổi phồng thành công của nhiệt phân và cảnh báo công nghệ này có thể chỉ là “câu chuyện cổ tích”.
Dù vậy, trong bối cảnh thế giới ngập trong nhựa dùng một lần và khủng hoảng khí hậu leo thang, nghiên cứu của Yale vẫn được xem là tia hy vọng mới. Nếu vượt qua được các rào cản thương mại hóa, nhiệt phân thế hệ mới có thể trở thành công cụ quan trọng để giảm rác thải nhựa, đóng góp vào mục tiêu giảm phát thải toàn cầu.
