Làm thế nào để tái chế núi nhựa từ ngành dịch vụ chăm sóc sức khỏe

Việc sử dụng chúng đã tăng mạnh trong thời gian gần đây và hiện tại không có phương pháp nào để tái chế loại rác thải y tế bằng nhựa này. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển, hiện đã chỉ ra cách tái chế rác thải hỗn hợp từ hoạt động chăm sóc sức khỏe theo cách an toàn và hiệu quả, bằng cách sử dụng kỹ thuật nung nóng vật liệu và chuyển đổi thành các khối xây dựng hóa học. Sau đó, có thể sử dụng để sản xuất nhựa mới.

Các mặt hàng chăm sóc sức khỏe dùng một lần hiện nay tạo ra lượng rác thải khổng lồ. Trong trường hợp tốt nhất, rác thải này sẽ được đốt, nhưng ở nhiều quốc gia, chúng sẽ được đưa vào bãi chôn lấp và cũng có thể thải ra môi trường. Đại dịch COVID đã góp phần làm tăng mạnh lượng rác thải dùng một lần được sử dụng. Trên toàn thế giới, chỉ riêng khẩu trang đã qua sử dụng ước tính nặng khoảng 2.641 tấn mỗi ngày vào năm 2022.

Trong các chính sách kinh tế tuần hoàn, rác thải y tế thường bị bỏ qua. Các mặt hàng chăm sóc sức khỏe dùng một lần thường bao gồm một số loại nhựa không thể tái chế bằng công nghệ hiện nay. Ngoài ra, các mặt hàng này phải được coi là bị ô nhiễm sau khi sử dụng, do đó, chúng phải được xử lý để tránh nguy cơ lây lan các bệnh truyền nhiễm tiềm ẩn. Khi nói đến việc sản xuất các mặt hàng chăm sóc sức khỏe dùng một lần, cũng không thể sử dụng nhựa tái chế, vì các yêu cầu về độ tinh khiết và chất lượng rất cao đối với các vật liệu dùng cho mục đích y tế.

Tất cả những vấn đề này đều có thể được giải quyết bằng phương pháp mới do các nhà nghiên cứu của Chalmers phát triển. Công nghệ này được gọi là ‘tái chế nhiệt hóa học’ và dựa trên một quy trình gọi là ‘bẻ khóa bằng hơi nước’. Nó phân hủy chất thải bằng cách trộn nó với cát ở nhiệt độ lên tới 800 độ C. Các phân tử nhựa sau đó bị phá vỡ và chuyển đổi thành khí, chứa các khối xây dựng cho nhựa mới.

“Nó có thể được so sánh với một chiếc búa tạ nhiệt đập vỡ các phân tử và đồng thời tiêu diệt vi khuẩn và các vi sinh vật khác”, Martin Seemann, Phó giáo sư tại Khoa Công nghệ Năng lượng của Chalmers cho biết. “Những gì còn lại là các loại hợp chất cacbon và hydrocarbon khác nhau. Sau đó, chúng có thể được tách ra và sử dụng trong ngành công nghiệp hóa dầu, để thay thế các vật liệu hóa thạch hiện đang được sử dụng trong sản xuất.”

Tiềm năng lớn trong việc tiết kiệm các hóa chất có giá trị

Để thử nghiệm công nghệ này trong thực tế, các nhà nghiên cứu đã tiến hành song song hai dự án khác nhau tại một cơ sở thử nghiệm tại Chalmers Power Central. Trong dự án đầu tiên, một số loại sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như khẩu trang và găng tay nhựa, đã trải qua quá trình này. Trong dự án thứ hai, một hỗn hợp đã được tạo ra, đại diện cho thành phần trung bình của chất thải bệnh viện từ các bệnh viện trong khu vực. Hỗn hợp này chứa khoảng mười loại vật liệu nhựa khác nhau, cũng như xenluloza.

Kết quả luôn tích cực trong cả hai dự án, cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này. Một trong những dự án do Judith González-Arias, hiện đang làm việc tại Đại học Seville ở Tây Ban Nha, dẫn đầu.

“Điều khiến công nghệ này trở nên thú vị là khả năng xử lý các thách thức về môi trường mà chúng ta liên tưởng đến các sản phẩm dùng một lần trong y tế. Tái chế nhiệt hóa học không chỉ giải quyết vấn đề chất thải y tế hiện nay không được tái chế mà còn tạo điều kiện thu hồi các nguyên tử cacbon có giá trị. Điều này hoàn toàn phù hợp với các nguyên tắc của nền kinh tế tuần hoàn và cung cấp giải pháp bền vững cho vấn đề cấp bách về quản lý chất thải y tế”, Judith González-Arias cho biết.

Lựa chọn duy nhất cho các sản phẩm có yêu cầu nghiêm ngặt

Nhiều nhà sản xuất vật liệu chăm sóc sức khỏe hiện nay rất quan tâm đến việc tạo ra một mô hình tuần hoàn, trong đó các sản phẩm có thể được tái chế và tái sử dụng nhiều lần trong một vòng khép kín. Nhưng các vật liệu được sử dụng trong các sản phẩm vô trùng trong chăm sóc sức khỏe có các yêu cầu nghiêm ngặt về độ tinh khiết và chất lượng, về cơ bản là không thể đáp ứng được bằng cách phân loại và tái chế nhựa cơ học. Tuy nhiên, điều này có thể thực hiện được bằng cách tái chế nhiệt hóa học.

Martin Seemann cho biết: “Đây thực sự là lựa chọn duy nhất để loại chất thải này thực sự tuần hoàn”. “Thật tinh tế khi một khi vật liệu đã bị phân hủy ở cấp độ phân tử, ngành công nghiệp hóa chất có thể biến nó trở lại thành vật liệu nguyên chất”.

“Các yêu cầu nghiêm ngặt tương tự về độ tinh khiết và chất lượng thực sự cũng áp dụng cho bao bì thực phẩm. Đây là lý do tại sao phần lớn nhựa thu thập được từ bao bì hiện nay được đốt hoặc tái chế thành các mặt hàng có chất lượng thấp hơn được phép.

Hai dự án này dựa trên nghiên cứu trước đây của Chalmers, nghiên cứu này đã chỉ ra cách chuyển đổi chất thải nhựa hỗn hợp thành nguyên liệu thô cho các sản phẩm nhựa mới có chất lượng cao nhất có thể.

Công nghệ này hoạt động tốt, nhưng cũng có những yếu tố khác phát huy tác dụng

Để mở rộng quy mô phương pháp, cần thiết lập các luồng vật liệu mới và các mô hình kinh doanh đang hoạt động, thông qua sự hợp tác giữa các ngành chăm sóc sức khỏe và tái chế. Luật pháp và quy định ở các cấp độ khác nhau cũng có thể cần phải thay đổi để tái chế nhiệt hóa học được triển khai rộng rãi trong xã hội.

Martin Seemann cho biết: “Một số quyết định chính trị nhất định sẽ làm tăng giá trị của rác thải nhựa như một nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp và tăng cơ hội tạo ra các mô hình kinh doanh tuần hoàn đang hoạt động xung quanh loại hình tái chế này. Ví dụ, yêu cầu thu giữ carbon dioxide khi đốt nhựa sẽ tạo ra động lực để đầu tư vào các công nghệ thay thế tiết kiệm năng lượng hơn như công nghệ của chúng tôi”.

Nhiều quốc gia có các điều kiện tiên quyết về mặt kỹ thuật để tái chế rác thải y tế và các loại rác thải nhựa hỗn hợp khác thông qua quá trình cracking hơi nước. Tuy nhiên, các quy định và điều kiện về cấu trúc khác nhau, điều này quyết định cách thức các bên tham gia quản lý chất thải, ngành công nghiệp hóa chất và sản xuất sản phẩm cần hợp tác với nhau để tạo ra các chuỗi giá trị đang hoạt động ở những nơi khác nhau trên thế giới.

Ở Thụy Điển, ngành công nghiệp rất quan tâm đến việc tái chế, nhưng các mặt hàng dùng một lần từ ngành chăm sóc sức khỏe tự chúng không tạo ra khối lượng chất thải đủ lớn cho một mô hình kinh doanh tuần hoàn đang hoạt động. Khoảng 4.000 tấn nhựa như vậy đã được đưa ra thị trường trong nước vào năm 2019.

“Để xây dựng một nhà máy có quy mô cần thiết cho hoạt động tái chế nhiệt hóa học có lợi nhuận, bạn sẽ phải đảm bảo lưu lượng vật liệu khoảng 100.000 tấn mỗi năm trước khi khởi động”, Judith González-Arias cho biết. Tổng lượng rác thải như vậy tồn tại ở Thụy Điển, nhưng vấn đề không chỉ là chuyển hướng chúng từ loại tái chế này sang loại tái chế khác.

Bà cho biết do đó, cần có sự hợp tác mới giữa một số bên liên quan để tái chế nhiệt hóa học thương mại, trong đó rác thải y tế có thể là một phần của dòng vật liệu. Quy trình này sẽ được tối ưu hóa nếu một nhà máy ở Thụy Điển được xây dựng trong một cụm hóa chất hiện có, chẳng hạn như cụm ở Stenungsund. Do đó, các nhà nghiên cứu Chalmers đã hợp tác với công ty Borealis trong quá trình phát triển công nghệ này.

Tại Thụy Điển, có một hạn ngạch tái chế nhựa mà hiện nay vẫn chưa đạt được. Thay vào đó, phần lớn được chuyển sang đốt. Martin Seemann cho biết: “Tái chế nhiệt hóa học sẽ có lợi hơn với các khuôn khổ chính trị mới tạo ra giải pháp tái chế cho chất thải giàu nhựa của chúng ta”. “Công nghệ này tiết kiệm năng lượng hơn một số phương pháp khác để tái chế các thành phần trong nhựa, chẳng hạn như thu giữ carbon dioxide trong quá trình đốt để sử dụng carbon dioxide làm khối xây dựng cho vật liệu mới”.