Nhựa là một trong những phát minh vĩ đại nhất của thế kỷ 20, cũng như trong suốt toàn bộ chiều dài lịch sử loài người. Tính ứng dụng của vật liệu này không ngừng được mở rộng, và chủng loại sản phẩm làm từ nhựa ngày càng tăng nhanh về số lượng.

Có thể nói nhựa đã trở thành vật liệu không thể thiếu và gắn bó mật thiết với đời sống con người.

Tuy nhiên, trong tự nhiên không tồn tại những thứ thật sự hoàn hảo, và nhựa cũng không nằm ngoài quy luật này. Trong quá khứ, nhiều thế hệ các nhà khoa học xuất sắc đã từng làm việc cật lực để tìm ra các tính chất vật lý và hóa học tuyệt vời của nhựa, ví dụ như bền dẻo, chống nước, đẹp mà giá thành lại rẻ... Nhưng trớ trêu thay, chính vì cái giá quá rẻ này, nhựa đã được sản xuất và sử dụng vô tội vạ và không có sự kiểm soát. Một lượng lớn rác thải nhựa đã nhanh chóng được thải ra môi trường. Và lại một lần nữa, ưu điểm tuyệt vời nhất của chúng là tính bền vững, lại trở thành một thảm họa cho tự nhiên. Những rác thải này gần như là không thể phân hủy trong điều kiện bình thường!

Loài người cũng đã nhanh chóng nhận ra hiểm họa này và đang ráo riết chung tay tìm kiếm một giải pháp. Bên cạnh việc tuyên truyền hạn chế sản xuất và sử dụng các sản phẩm dùng một lần bằng nhựa, thì việc nâng cao tỷ lệ thu gom tái chế rác thải nhựa cũng là một mục tiêu quan trọng cần đạt được.

Các phương pháp xử lý chất thải nhựa cơ bản

Hiện tại, có 3 phương pháp chính để xử lý chất thải nhựa: chôn lấp, đốt và tái chế. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của mỗi quốc gia hoặc vùng lãnh thổ khác nhau, mà chính quyền sở tại có thể lựa chọn phương thức cho phù hợp. Ví dụ như Hoa Kỳ tập trung vào chôn lấp, trong khi Châu Âu và Nhật Bản lại thiên về phương thức đốt nhiều hơn. Mỗi phương thức xử lý đều có những ưu nhược điểm nhất định.

1. Xử lý rác thải nhựa bằng cách chôn lấp: phương thức này có ưu điểm là nhanh, gọn và ít gây tác động đến môi trường, phù hợp với các quốc gia có diện tích đất đai rộng lớn. Tuy nhiên các chất dẻo nói chung đều có trọng lượng nhẹ và rất lâu mới có thể phân hủy, nên vùng đất sử dụng để chôn lấp sẽ trở nên mềm yếu, và rất khó để có thể xây dựng các công trình kiến trúc trong tương lai
2. Xử lý bằng phương pháp đốt rác: phù hợp với các quốc gia có diện tích nhỏ. Hầu hết các loại nhựa có thành phần chủ yếu là hydrocacbon, là chất dễ cháy, và việc đốt chúng có thể tạo ra nhiều nhiệt năng để sản sinh ra điện. Một nhược điểm rất lớn của phương pháp này là ngồn nhiệt lượng khi đốt tỏa ra rất lớn, có khả năng làm hỏng lò đốt. Các loại khí sinh ra sau quá trình đốt cũng thúc đẩy sự nóng lên toàn cầu. Hơn nữa nhựa trong quá trình đốt cũng thải ra các loại khí độc hại. ví dụ như đốt các loại nhựa có thành phần halogen sẽ là sản sinh ra dioxin, một chất kịch độc đối với sức khỏe cộng đồng. Vì vậy đốt nhựa để thu hồi nhiệt năng mà không có các cơ sở hiện đại là một trong những lựa chọn cuối cùng để tái chế nhựa phế thải.
3. Xử lý tái chế rác thải nhựa: Đây được coi như phương pháp thân thiện nhất với môi trường. Không những giảm thiểu được rác thải nhựa mà việc tái chế này còn cung cấp một nguồn nguyên liệu nhựa tái chế to lớn, góp phần giảm đi lượng khí thải nhà kính để sản xuất ra khối lượng hạt nhựa nguyên sinh tương ứng. Tuy nhiên phương thức này lại tiêu tốn nhiều nhân công và tài nguyên máy móc, cơ sở hạ tầng. Đồng thời quy trình phân loại chất thải tại nguồn chưa được hiệu quả nên việc triển khai vẫn còn nhiều hạn chế. Tỷ lệ nhựa tái chế và được tái sử dụng trên toàn thế giới hiện nay chỉ chiếm khoảng 15% tổng lượng nhựa tiêu thụ.

Những lợi ích to lớn từ việc tái chế rác thải nhựa

Do trữ lượng dầu mỏ trên thế giới không phải là vô hạn, nên nhìn từ góc độ bảo tồn tài nguyên trái đất, thì việc tái chế và tái sử dụng nhựa có ý nghĩa vô cùng to lớn. Cũng vì lẽ đó, các cường quốc trên thế giới đã đầu tư rất nhiều vào công nghệ tái chế các loại rác thải nhựa. Mục tiêu dài hạn của họ là giảm chi phí tái chế nhựa đến mức tối đa, và phát triển các dòng sản phẩm có thể sử dụng nhựa tái chế làm nguyên liệu chính để sản xuất.

Về lý thuyết thì chu trình tái chế nhựa là vô tận, vòng đời của một thực thể nhựa có thể đạt tới mức độ không bao giờ kết thúc.

Hiện nay, sản lượng nhựa tổng hợp của thế giới đã đạt 200 triệu tấn, và việc có thể tái chế và sử dụng chúng sẽ là một giải pháp quá tuyệt vời cho vấn đề bảo vệ môi trường toàn cầu. Không những thế, sản phẩm tái chế thu được sẽ thay thế cho khối lượng nhựa thu được bằng quá trình chiết xuất dầu mỏ, vốn dĩ vẫn đang gây cạn kiệt tài nguyên trái đất và tạo nên một lượng khí thải carbon không hề nhỏ. Tỷ lệ nhựa được tái chế càng nhiều thì những tổn thương mà loại vật liệu này gây nên cho hành tinh của chúng ta càng được giảm thiểu.

Có bao nhiêu cách để tái chế rác thải nhựa đang được sử dụng?

Hiện tại có 3 cách tái chế nhựa phổ biến nhất đang được sử dụng là tái chế nhiệt hay còn gọi là tái chế vật lý, tái chế hóa học và phương pháp hydro hóa

• Tái chế vật lý : đây là một phương pháp được tích cực vận động và khuyến khích trên toàn thế giới, là biện pháp hữu hiệu để biến chất thải thành một nguồn nguyên liệu mới. Tuy nhiên trong hiện tại, phương pháp này vẫn bị mắc kẹt trong khâu thu gom và phân loại. Do các loại rác thải nhựa bị trộn lẫn với nhau nhiều, việc xác định và phân loại chúng trở nên khó khăn và tốn nhiều nhân lực. Sản phẩm thu được sau quá trình tái chế cũng có chất lượng chưa cao nên khó tiêu thụ và giá thành cũng rất thấp.
• Phương pháp khử hóa học: dựa trên phương thức cắt đứt các mạch liên kết dài của polyme để khôi phục lại các tính chất ban đầu của chúng. Trong quá trình tái tạo vật liệu nhựa, một số các nguyên tố hóa học có thể được thêm vào, hoặc bổ sung năng lượng để thúc đẩy quá trình crackinh của các nguyên tử cacbon kết hợp. Nhưng chỉ một số ít loại nhựa có thể được tái chế thành công theo cách này, còn lại hầu hết vẫn còn đang trong quá trình thử nghiệm.
• Phương pháp phân tích hydro hóa : chuyên dùng để xử lý các mặt hàng nhựa hỗn hợp. Có đến 60% -80% thành phần của các loại nhựa hỗn hợp có thể được tinh chế thành dầu thô. Nghiên cứu của công ty hóa chất lớn nhất ở Đức, BASF (Badische Anilin- und Soda-Fabrik) và một số công ty ở các quốc gia khác đã chỉ ra rằng hydro hóa là phương pháp crackinh nhiệt tuyệt vời nhất và dầu thô tổng hợp thu được bằng cách kết tủa này có chất lượng tốt, có thể được sử dụng để lọc dầu. Phương pháp xử lý nhựa phế thải có chứa halogen này không tạo ra chất độc dioxin và clo. Công nghệ này hiện đang được kỳ vọng trở thành một trong những phương pháp chính để xử lý nhựa phế thải trong tương lai.

Các công đoạn chi tiết của quy trình tái chế vật lý rác thải nhựa

Toàn bộ rác thải được các tổ chức thu gom rác địa phương thu thập và vận chuyển đến các cơ sở phân loại rác thải trên cả nước. Những loại rác có thể tái chế được sẽ được phân ra thành từng chất liệu và chuyển đến các nhà máy, cơ sở tái chế chuyên biệt

Đối với rác thải nhựa, sau khi được chuyển đến các cơ sở tái chế nhìn chung sẽ trải qua 4 bước cơ bản.

1. Vệ sinh loại bỏ các chất bẩn:  Các cơ sở tái chế sẽ chịu trách nhiệm loại bỏ những vật liệu không thể xử lý được và phân tách các loại nhựa có thể tái chế thành từng nhóm chuyên biệt theo chất liệu, sau đó giặt chúng trong các bể nước lớn có lồng quay với cơ chế hoạt động tương tự như trong máy giặt quần áo. Công đoạn này ở nước ta đa số được thực hiện một cách thủ công do rác thải chưa được phân loại tại nguồn. Một số hóa chất có thể được áp dụng trong công đoạn này để làm chúng trở nên hiệu quả hơn. Rác thải quá bẩn hoặc nhiều kim loại nặng đôi khi cần phải ngâm trong hồ axit nitric hoặc axit sunfuric một ngày trước khi được đưa vào bể giặt.
2. Phân loại rác thải nhựa theo chất liệu:  Ở công đoạn này có nhiều cách thức để thực hiện, cả tự động lẫn thủ công. Ví dụ như sử dụng các tia khí áp lực cao để thổi các chai nhựa PET, sử dụng băng chuyền để công nhân phân loại các mảnh thùng nhựa, ống nước, dùng các hệ thống quét quang học để phân loại nhựa theo màu sắc... Tuy nhiên ở nước ta hiệu quả phân loại rác tại nguồn còn quá thấp, đồng thời có rất nhiều sản phẩm vốn dĩ đã được làm từ nhựa tái chế, được pha trộn từ rất nhiều loại nhựa và các chất phụ gia. Vậy nên việc phân loại rác thải theo chất liệu chủ yếu được thực hiện thủ công và dựa theo kinh nghiệm là chính. Thậm chí có rất nhiều vật thể chính xác là được làm từ nhựa nhưng không thể phân loại chính xác và có chất lượng rất kém, đến mức không thể tái chế.
3. Băm nhỏ và vệ sinh làm sạch một lần nữa:  Rác thải nhựa đã phân loại sau đó được đưa vào một máy xay hoặc máy nghiền được trang bị những lưỡi cắt bằng kim loại chạy bằng động cơ điện. Chúng được bằm thành những mảnh nhỏ có kích cỡ chỉ vài mm và được phân tách bằng phương pháp sàng rung. Những tạp chất và bụi bẩn cuối cùng trên các mảnh nhựa này sẽ được loại bỏ sau khi được giặt lại trong một loạt các thùng giặt chứa đầy các chất tẩy rửa khác nhau. Sau đó người ta tiến hành quay ly tâm và sấy khô đến khi tỷ lệ khối lượng nước trong vật liệu nhỏ hơn 0,02% , đồng thời sử dụng hệ thống bơm chân không để hút sạch bụi, hơi ẩm và các tạp chất còn sót lại.
4. Đùn và cắt thành dạng viên nhỏ:  Một số loại nhựa nhất định sau quy trình băm nhỏ và vệ sinh thì về cơ bản đã có thể tái sử dụng bằng cách trộn với hạt nhựa nguyên sinh. Còn đối với PE và polyolefin hỗn hợp thì cần thêm một bước nấu chảy, ép đùn và sau đó chuyển thành dạng viên. Đây dạng hình thể có tỷ trọng cao và thuận lợi nhất cho việc lưu trữ và vận chuyển. Các mảnh nhựa thuần khiết được đun đến nhiệt độ nóng chảy của chúng, sau đó được ép đùn và kéo thành dạng sợi, trông như những sợi mì. Công đoạn này được thực hiện bằng hệ thống trục vít đôi hoạt động ăn khớp. Những sợi này chạy liên tục trong một máng nước để làm mát. Ở cuối chu trình, chúng được cắt thành những hạt nhỏ như hạt gạo bằng hệ thống cắt dập tự động. Tới đây chúng ta đã thu được thành phẩm là hạt nhựa tái chế, hoặc tái sinh tùy theo chất lượng của nguyên liệu đầu vào. Tùy vào nơi tái chế, chúng có thể được trải qua quá trình kiểm tra chất lượng và đóng gói trong các túi lớn để giao cho các công ty để sản xuất các sản phẩm nhựa. Ngoài ra để tăng cường các tính chất hóa học và vật lý, các chất phụ gia bao gồm chất ổn định nhiệt, chất chống oxy hóa, chất chống tia cực tím, chất bôi trơn và chất tạo màu có thể được thêm vào qua cổng tiếp liệu.

Những hạn chế của phương thức tái chế vật lý rác thải nhựa

Tỷ lệ rác thải nhựa được tái chế cho đến nay vẫn nằm ở mức vô cùng thấp, chỉ nằm ở mức 15%. Và nguyên nhân chính của con số ít ỏi này nằm ở việc phân loại chúng vô cùng khó khăn. Rác thải được đưa đến khu tái chế vô cùng dơ bẩn và trộn lẫn nhiều tạp chất. Nhất là đối với rác thải sinh hoạt, đôi khi việc rửa sạch và phân loại chúng là bất khả thi. Và nếu có thực hiện được thì cũng tiêu tốn tài nguyên và nhân lực rất nhiều, dẫn đến việc tái chế chúng còn kém hiệu quả kinh tế hơn so với đem đi đốt hoặc chôn lấp.

Ngay cả đối với các phế phẩm phát sinh trong quá trình sản xuất hay còn gọi là rác thải công nghiệp, thường không dính chất bẩn và được phân loại sẵn thì việc tái chế chúng cũng gặp phải một số vấn đề phát sinh.
Không phải sản phẩm nhựa nào cũng được làm từ một loại nhựa duy nhất giống như những chiếc túi nilon đơn giản, hay như những đoạn ống nước. Những sản phẩm phức tạp hơn như linh kiện điện thoại, phụ tùng ô tô... thường đòi hỏi những tính chất hóa học, vật lý cao hơn, nên chúng thường là kết quả của sự pha trộn, kết hợp của nhiều loại nhựa và các chất hóa học khác nhau. Và để tách chúng trở lại nhiều thành phần như ban đầu phục vụ cho việc tái chế là vô cùng khó khăn. Và sự thật là phần lớn các cơ sở tái chế cũng không xác định được chính xác những thành phần có trong nguồn nguyên liệu mà họ đang sở hữu.

Việc tái chế các loại nhựa nhiều thành phần này mà chưa qua phân tách có thể dẫn đến sản phẩm thu được có chất lượng vô cùng thấp hoặc không thể sử dụng, tệ hơn nữa là tái chế thất bại! Những chiếc túi xốp đựng rác, những món đồ chơi nhựa rẻ tiền là ví dụ điển hình cho loại nhựa tái chế kém chất lượng này. Chúng ta có thể thấy rõ sự khác biệt của chúng khi so sánh với các món đồ chơi cao cấp nhập khẩu. Không những màu sắc loang lổ, bề mặt không láng mịn mà những sản phẩm làm từ nhựa tái chế kém chất lượng này, khi sử dụng lâu dài còn gây ra những tác động không tốt đến sức khỏe người dùng. Đây cũng chính là lý do mà nhiều nước phát triển chọn phương pháp đốt thu hồi nhiệt hoặc chôn lấp đối với rác thải sinh hoạt chứ không tái chế. Trong quá khứ họ còn xuất khẩu rác thải nhựa và trả tiền cho các quốc gia tiếp nhận chúng. Các quốc gia Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam chúng ta cũng từng trải qua thời kỳ là nơi tập kết rác thải nhựa của các nước phát triển nhiều năm trước đây.

Một điểm hạn chế nữa của tái chế vật lý rác thải nhựa là môi trường làm việc của các cơ sở tái chế khá độc hại. Việc băm nhỏ chúng gây nên bụi và tiếng ồn, công đoạn giặt để loại bỏ chất thải cũng gây nên mùi hôi vô cùng khó chịu. Và nước thải từ việc giặt giũ này nếu không được xử lý thì sẽ là một thảm họa lớn cho môi trường tự nhiên.

Tuy nhiên công nghệ tái chế nhựa gần đây cũng đã đạt được nhiều thành tựu lớn, trong đó có phương pháp nung chảy bằng luồng không khí nóng, giúp nguyên liệu không cần phải được bằm nhỏ, giúp giảm thiểu bụi và tiếng ồn. 

Các cơ sở cũng dần chuyển sang tái chế các loại rác thải sạch, rác thải công nghiệp. Nguyên nhân là do thị trường dành cho các loại sản phẩm nhựa chất lượng thấp nhưng giá rẻ đã dần bị thu hẹp lại đáng kể, so với những quãng thời gian trước đây.

Bên cạnh việc tập trung phát triển ngành công nghiệp tái chế nhựa hiệu quả, các quốc gia phát triển cũng nghiên cứu đồng thời các loại nhựa thân thiện với môi trường. Việc sản xuất và sử dụng nhựa dần được phát triển theo hướng có lợi cho quá trình chế biến hoặc tái chế. Khái niệm này không hẳn chỉ nhắc đến các loại nhựa sinh học hay nhựa dễ phân hủy, mà thật ra trọng tâm của chúng là nói về một loại nhựa có nhiều đặc tính nổi trội và có thể được sử dụng rộng rãi. Việc được sử dụng đồng nhất và rộng rãi này có thể giúp việc thu gom và tái chế chúng dễ dàng hơn rất nhiều. Đây thật sự là một sự thay đổi mang tính cách mạng trong các khái niệm về việc giảm thiểu ô nhiễm từ rác thải nhựa.

Để hiện thực hóa chúng, các thương hiệu lớn đã bắt đầu tránh sử dụng nhiều loại nhựa khi thiết kế sản phẩm. Ví dụ như chi nhánh của BMW tại Hoa Kỳ có kế hoạch giảm 40% các loại nhựa trong thiết kế xe hơi mới của mình, với mục tiêu tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái chế nhựa phế thải. IBM (International Business Machines Corporation) đã bắt đầu đánh dấu phân loại nhựa cho các các bộ phận máy tính và thiết bị điện tử, đồng thời đang phát triển các bộ phận linh kiện bằng nhựa có thể dễ dàng tháo rời và tái chế.

Nghiên cứu và phát triển nhựa phân hủy sinh học cũng thành một điểm nóng nghiên cứu trong ngành công nghiệp chế biến nhựa trên toàn thế giới.