1 - Mở đầu
Túi nilon được sử dụng lần đầu tiên vào những năm 50 của thế kỷ trước do nhà hóa học Anh Alexander Parkes phát minh, đến nay vẫn chưa xác định chính xác được thời gian nó phân hủy. Tuy nhiên, các nhà môi trường, khoa học gia đều cho rằng, quá trình phân hủy túi nilon có thể mất từ 500 đến 1000 năm, nếu không bị tác động của ánh sáng mặt trời. Túi nilon được sản xuất từ dầu mỏ với tên thường phẩm là Polyethylen hoặc polythen (tên viết tắt PE; tên polyethene hoặc Poly (ethylene) là loại nhựa phổ biến nhất, công thức hóa học (C2H4)n, PE thường là hổn hợp của các polyme tương tự của ethylen với các giá trị khác nhau của n. Theo thống kê của tổ chức môi trường thế giới, sản lượng PE toàn cầu hàng năm là khoảng 80 triệu tấn, chủ yếu nó được sử dụng để sản xuất các loại bao bì phục vụ các nhu cầu hàng ngày của con người. Rác thải nói chung, đặc biệt là rác thải từ bao túi nilon thải ra môi trường đang là một vấn nạn rất nghiêm trọng không những ở Việt Nam mà cả trên phạm vi toàn cầu, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Hiện đã có rất nhiều đề tài, dự án đang nghiên cứu và đề xuất các phương pháp xử lý, để loại bỏ loại rác thải rất khó phân hủy ra khỏi môi trường mà không tạo ra loại chất thải “thứ cấp” từ việc xử lý chất thải “sơ cấp” này. Bài viết dưới đây, tác giả xin đóng góp một giải pháp cho công nghệ chôn lấp rác thải PE thân thiện với môi trường
2 – Điểm qua vài nét về rác thải nilon, và các công nghệ xử lý trên thế giới
Mối đe dọa của rác thải nilon với con người và mọi loài sinh vật
Theo dự báo của các nhà khoa học, nếu không có biện pháp xử lý triệt để loại rác thải nguy hại này thì khoảng 50 năm nữa, số lượng rác thải nhựa trên các đại dương sẽ nhiều hơn số lượng cá sống trong đại dương, hình ảnh hàng núi rác chất đống ở khắp nơi.
Mới đây, Theo Hiệp hội thống kê Anh ước tính đến năm 2018 nếu chọn 90,5% lượng nhựa đã sản xuất trên toàn cầu là rác thải nhựa chưa được tái chế hiện tích tụ trên trái đất trong hơn 60 năm (kể từ những năm 1950 của thế kỹ trước bắt đầu dùng túi nilon), điều này đồng nghĩa với 5,7 tỉ tấn rác nhựa hiện vẫn đang trôi nổi trên các đại dương, sông suối, hoặc được chôn lấp (78,5%). Nếu không thay đổi thói quen, đến năm 2050, con người sẽ phải chung sống với 12 tỉ tấn rác thải nhựa!
Điểm qua những chủ trương và biện pháp xử lý hiện hữu
Về chủ trương: Trước cơn khủng hoảng rác thải nhựa đe dọa mạng sống con người, và nhiều loài sinh vật trên trái đất, nhiều cuộc Hội thảo của nhà khoa học, nhiều đề tài nghiên cứu đã đưa ra nhiều lời cảnh báo, nhiều giải pháp xử lý, nhưng xem ra vẫn chưa có phương pháp nào khả thi để giải quyết triệt để vấn nạn này. Ngày 29/11/2005, Quốc hội thông qua luật bảo vệ môi trường; ngày 11/4/2013 Chính phủ ra quyết định số 582/QĐ-TTg Quyết định Thủ Tướng Chính phủ duyệt đề án tăng cường kiểm soát ô nhiễm môi trường do sử dụng túi nilon khó phân hủy trong sinh hoạt đến năm 2020; ngày 12/10/2018, tại trụ sở Bộ TN&MT, do Thứ trưởng Bộ TN&MT Võ Tuấn Nhân chủ trì, xác định mục tiêu “Năm 2020 giảm 65% khối lượng túi nilon khó phân hủy sử dụng tại các siêu thị, trung tâm thương mại so với năm 2010”. Theo ông Nguyễn Thượng Hiền, Vụ trưởng Vụ Quản lý chất thải (Tổng cục Môi trường), người dân ở Việt Nam hàng năm đang sử dụng các loại rác thải nhựa xấp xỉ khoảng 2.500.000 tấn/năm và chỉ số tiêu thụ nhựa trên đầu người tại Việt Nam tăng nhanh: nếu như năm 1990 là 3,8kg/năm/người thì đến năm 2015 là 41kg/năm/người. Hiện cả nước có khoảng 2.000 doanh nghiệp nhựa, trong đó 450 doanh nghiệp sản xuất bao bì.
Các biện pháp công nghệ chính đang áp dụng
a/ Chôn lấp tự nhiên (78,5%). Biện pháp này rất đơn giản, phù hợp với hiện trạng khó khăn do thiếu kinh phí, thiếu công nghệ và thói quen của cư dân tại các nước đang phát triển, nhưng lại chiếm rất nhiều đất đai trồng trọt, gây ra mùi hôi thối do trong các túi nhựa chứa các tạp chất hữu cơ, dịch nước phân hủy chất hữu cơ tràn chảy ra các sông suối gây ô nhiễm môi trường nước…
b/Đốt chất thải nhựa để phát điện. Đây được xem là giải pháp tối ưu hiện nay để thu hồi được những giá trị từ rác thải và giảm ô nhiễm môi trường hiệu quả, mang lại nhiều giá trị và lợi ích lâu dài cho sự phát triển của các khu công nghiệp và đô thị tại Việt Nam, nhưng khi đốt loại chất thải này sẽ thải ra môi trường một loại khí thải rất độc hại, người dân sống trong vùng có nhà máy phát điện không thể chấp nhận được.
c/Nhiệt phân. Vì cấu trúc nhựa polyethylene có những liên kết đơn nguyên tử rất ổn định, nếu đun nóng nhựa ở nhiệt độ cao hơn 400 độ C, các liên kết trong phân tử bị tách rời theo nhiều cách khác nhau và tạo ra hỗn hợp của khí, dầu, sáp, than. Trung Quốc đã phát minh một kỹ thuật phân hủy nhựa với chất xúc tác là hợp chất hữu cơ - kim loại tiêu tốn ít nhiệt để tạo ra một loại nhiên liệu diesel, nhược điểm hiện tại của kỹ thuật này là phản ứng hóa học diễn ra chậm (4 ngày) và đòi hỏi chất xúc tác đắt tiền.
c /Tái chế rác thải nhựa thành vật liệu mới: Công ty Tenjin của Nhật Bản biến đổi rác thải nhựa PE thành nguyên liệu sản xuất vải và màng mỏng, đang vận hành thương mại một cơ sở có công suất xử lý khoảng 62.000 tấn/năm từ năm 2003. John Lewis - Anh, lần đầu tiên cho ra sản phẩm khăn tắm được làm từ nhựa tái chế, có khả năng thấm hút tốt và khô rất nhanh. Các nhà nghiên cứu của Anh và Mỹ đã khám phá ra cấu trúc của một enzym tự nhiên làm tác nhân phân huỷ nhựa PE, PP… mở ra cơ hội tái chế hàng triệu tấn nhựa, hiện đã và đang tồn tại hàng trăm năm trong môi trường. Một công ty ở Áo cũng đã phát triển công nghệ sử dụng enzim để tái chế nhựa PET thành nhựa chất lượng cao. Trên quy mô toàn cầu, chỉ có 9% rác thải nhựa đang được tái chế; riêng ở Mỹ tỷ lệ tái chế chai nhựa chỉ đạt khoảng 30%, ở Anh từ 20 đến 45%, Na Uy hiện là quốc gia đi đầu thế giới trong việc tái chế 97% chai nhựa thành nhựa chất lượng cao, 92% trong số đó có thể tiếp tục làm chai đựng nước uống, số lấn tái chế có thể lên tới 50 lần.
d/ Làm vật liệu xây dựng. Ở Anh, một kỹ sư đã tái chế nhựa thành chất liệu ký hiệu là MR6 để làm đường, có chất lượng tốt hơn 60% và tuổi thọ kéo dài hơn 10 lần so với những tuyến đường nhựa thông thường. Ở Việt Nam, nhiều đề tài thuộc các trường Đại học và Viện nghiên cứu cũng đã tạo ra các vật liệu đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng: xử lý nhựa thành hạt vật liệu để đưa vào cấp phối bê tông; gạch xây tường; phối liệu làm tăng độ bền của nền đường đất trong giao thông nông thôn; làm sản phẩm thủ công mỹ nghệ…
e/Tái chế các loại chất thải nhựa. Nghiên cứu chế tạo các chất phụ gia phối trộn vào nguyên liệu dùng để sản xuất các loại túi nhựa nhằm giảm thời gian phân hủy của PE, đây là phương pháp mang tính bền vững, rút ngắn đáng kể thời gian phân hủy rác thải nhựa tư hàng trăm năm xuống còn vài chục tháng. Dưới đây xin nêu một số các chất phụ gia được các nhà sản xuất trên thế giới đã chế tạo trong thời gian gần đây:
f/Nghiên cứu các chất phụ gia để giảm thời gian phân hủy rác thải nhựa có nhiều loại chất phân hủy sinh học được dùng cho sản xuất túi nhựa nhằm giúp các sản phẩm túi nilon nhanh chóng và dễ phân hủy trong môi trường.
g/P–lìe, P- life là chất phụ gia được công ty Pacific Enterprise Japan Ltd ứng dụng làm chất phụ gia phân hủy hủy, tạo ra môi trường hóa học giúp các thành phần polyethylene phân hủy thành các bon dioxide, nước và chất lành tính, các phân tử không độc hại, sau đó đồng hóa hoàn toàn vào tự nhiên.
ii /- D2W – là chất phụ gia do công ty Symphony Environnmental Technologies Plc, UK. D2W là một chất được tạo ra để kiểm soát và làm giảm tuổi thọ của sản phẩm nhựa thông thường và các sản phẩm nhựa dùng trong đóng gói;
iii /- EPI - là một hóa chất phụ gia gia hóa học được bán bởi (EPI - Environmental Products Inc, Canada) là phụ gia nhựa oxo-biodegradable. để sản xuất các sản phẩm nhựa dùng trong lĩnh vực đóng gói, ngành nông nghiệp và phân bón, bao phủ bãi rác phân hủy, bao bọc các sản phẩm trong ngành công nghiệp chế tạo.
iv/- Reverte – Do Wells Plastics Limited, UK sản xuất. Đặc điểm kỹ thuật đặc chứng của các chất phụ gia Reverte là có thể thích ứng với tuổi thọ của mỗi loại sản phẩm có vòng đời dài hay ngắn tùy theo tỉ lệ của chất này được cho thêm vào nguyên liệu, để khi phân hủy có thể tạo ra các trạng thái: dòn, vi phân mảnh và cuối cùng, hoàn toàn phân thành carbon dioxide, nước và sinh khối.
v/- Biocom- Được sản xuất bởi công ty Paramount Packaging, Ireland. Biocom khác với các chất phụ gia tương tự khác ở chỗ nó không bị phân hủy trong quá trình sản xuất, các sản phẩm được pha thêm chất Biocom sẽ có tuổi thọ bình thường khi để ở nơi thiếu ánh sáng và sự phân hủy sẽ bắt đầu xảy khi những sản phẩm này được đưa ra môi trường có ánh sáng (như đưa ra khỏi thùng carton), quá trình phân hủy tạo thành bột dưới dạng phân hữu cơ, hòa tan được vào trong đất và hoàn toàn không làm ô nhiễm môi trường. Vì hạt phụ gia tự hủy này có nguồn gốc từ tinh bột nên không ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng.
3- Đề xuất giải pháp: xử lý và sử dụng chất thải nhựa thân thiện với môi trường
Sau khi phân tích các biện pháp hiện có như đã nêu trên đây: các điểm 2-a, b về lâu dài là không thể chấp nhận được; điểm 2-c nhiệt phân thì hiện nay còn đang giai đoạn thí nghiệm chưa đưa ra được đại trà, do giá thành còn cao; các điểm còn lại cũng chỉ kéo dài thời gian sử dụng có ích của nhựa thành phẩm, nhưng rác thải của nó vẫn luôn hiện hữu rất lâu dài trên trái đất này, trừ chế phẩm BIOCM được nêu ra ở điểm cuối cùng 2-f-v, từ đó tác giả xin đề xuất một giải pháp tuy không hoàn mới, chỉ khác biệt về quá trình công nghệ đó là: Phương pháp xử lý rác thải nhựa đon giản thân thiện với môi trường. Quá trình công nghệ diễn ra rất đơn giản như sau:
1/- Biến rác nhựa thành dạng viên như sỏi để thay sỏi, đá dăm 1-2 làm phối liệu bê tông
Như ta đã biết nhiệt độ nóng chảy của các loại nhự PE là khá thấp, ví dụ nhiệt độ nóng chảy PP ~ 165 độ C; nhiệt độ nóng chảy PE ~ 120 độ C; nhiệt độ nóng chảy PVC ~ 80 độ C; nhiệt độ nóng chảy PS ~180 độ C - 200 độ C… từ đó ta thấy nếu các loại túi nilon cho vào thiết bị đùn trục xoắn và đun đên nhiệt độ hóa dẻo, ép đùn đồng thời cắt từng đoạn ngắn tùy ý, với kích cỡ tùy ý và cho ngay vào nước lạnh sẽ cho ta một loại “sỏi” nhân tạo lý tưởng. Để tăng độ cứng của “sỏi” có thể cho thêm một vài chất phụ gia mà công nghệ nhựa hiện nay thừa sức giải quyết được, loại sỏi nhân tạo này có thể dùng thay thế một phần cho loại đá làm bê tông dùng làm đường giao thông nông thôn, làm các ống hoặc vòm xây bè biển chống sạt lỡ như ở các vùng biển thuộc Đồng bằng sông Cửu Long; hoặc có thể pha trộn vào vật liệu để chèn lấp các hầm lò sau khi khai thác các loại khoán sản để chống sụt lún các công trình trên mặt đất, khi ở độ sâu nào đó có thể trên 100m so với mặt nước biển thì tác dụng của gradian nhiệt của lớp vỏ trái đất và áp suất cao trong nhiều năm (có thể là hàng nghìn năm) các “sỏi nhân tạo” này có thể lại trở lại trạng thái trầm tích nhử thuở ban đầu. Có thể nêu một số ưu điểm của công nghệ này như sau:
a/- Công nghệ tạo “sỏi nhân tạo” là công nghệ rất đơn giản, không tốn nhiều năng lượng, có thể tiến hành ở mọi quy mô sản xuất: siêu nhỏ, nhỏ và vừa, không tốn nhiều diện tích dùng cho sản xuất, và giá thành có thể chấp nhận được
b/- Thay thế được một phần cát, sỏi đang ngày càng khan hiếm, do nhu cầu xây dựng ngày càng cao
c/- Nếu dùng “sỏi nhân tạo” để chôn chèn các hầm ló đã khai thác quặng, thì các loại rác thải nhựa sẽ không sinh ra các đời rác thải nhựa con, cháu, chắt mới, và vĩnh viễn không tác động đến môi trường…
Vấn đề còn lại là làm sao để thu gom các loại rác thải nhựa đang nằm phân tán trên tất cả các vùng lãnh thổ từ đồng bằng, sông, suối và cả các đại dương mênh mông do chính con người gây ra như đã điểm qua ở phần đầu bài viết này (hiện đang được Chính phủ chỉ đạo làm rất ráo riết vấn đề này).