Nhóm các nhà khoa học đến từ Nga, Mỹ và Mexico đã phát triển thành công phương pháp tái chế khẩu trang cũ thành một loại pin có hiệu suất cao tương tự pin lithium-ion. Nghiên cứu nói trên đã được các nhà khoa học công bố trên tạp chí Energy Storage số tháng 02/2022.

Chia sẻ về phương pháp nói trên, giáo sư Anvar Zakhidov, Giám đốc khoa học của dự án cơ sở hạ tầng "High-Performance, Flexible, Photovoltaic Devices Based in Hybrid Perovskites" tại NUST MISiS cho biết: Đầu tiên khẩu trang sẽ được khử trùng bằng sóng siêu âm và nhúng vào mực làm từ graphene. Sau đó, đưa khẩu trang vào làm nóng tới 140 độ C để hình thành viên nhỏ, có thể hoạt động như điện cực của pin. Những viên nhỏ này được tách ra bằng một lớp cách nhiệt cũng làm từ khẩu trang đã qua sử dụng. Bước cuối cùng là ngâm toàn bộ vật thể trong chất điện phân và bọc bằng vỏ sản xuất từ vỏ thuốc bỏ đi. Theo cách trên, rác thải y tế trở thành cốt lõi của viên pin mà thứ duy nhất cần thêm vào chỉ là graphene.

Loại pin mới khá hiệu quả với mật độ năng lượng 99,7 Wh/kg, tiệm cận mật độ năng lượng của pin lithium-ion, nằm trong khoảng 100 - 265 Wh/kg. Các nhà nghiên cứu đã cải tiến thiết kế pin bằng cách thêm hạt nano của một loại vật liệu perovskite oxit canxi - coban vào điện cực. Cải tiến đó giúp mật độ năng lượng tăng gần gấp đôi, đạt mức 208 Wh/kg. Phiên bản pin cho hiệu suất tốt nhất còn 82% công suất sau 1.500 chu kỳ và có thể cung cấp năng lượng hơn 10 giờ ở điện thế 0,54 V.

Phương pháp mới có thể mở đường để sản xuất pin hiệu quả hơn các loại pin thông thường phủ kim loại và nặng hơn vốn có chi phí cao hơn. Loại pin mỏng giá rẻ của NUST MISiS cũng có thể dùng một lần và sử dụng trong các thiết bị gia dụng từ đồng hồ tới đèn trong tương lai.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khoa học Môi trường toàn diện - Science of the Total Environment tháng 06/2021. Đây là nghiên cứu đầu tiên tìm hiểu về ứng dụng tiềm năng của khẩu trang y tế đã qua sử dụng trong xây dựng dân dụng.

Tác giả chính Tiến sĩ Mohammad Saberian, Đại học RMIT tại Úc cho biết cần các phương thức tiếp cận đa ngành và hợp tác để giải quyết tác động môi trường của COVID-19, đặc biệt với những mối nguy từ việc tiêu huỷ PPE đã qua sử dụng.

“Nghiên cứu khởi thuỷ này tìm hiểu tính khả thi của việc tái chế khẩu trang dùng một lần vào làm đường. Và chúng tôi vô cùng phấn khởi khi ý tưởng này không chỉ hiệu quả mà còn có lợi thực sự về mặt kỹ thuật”, Tiến sĩ nói. “Chúng tôi hy vọng điều này sẽ mở ra cánh cửa cho nghiên cứu chuyên sâu, nhằm giải quyết việc quản lý rủi ro y tế và an toàn quy mô lớn, đồng thời tìm hiểu xem các loại PPE khác có thể thích hợp để tái chế hay không”.

Trong nghiên cứu liên quan, các nghiên cứu viên RMIT còn tìm hiểu việc sử dụng khẩu trang dùng một lần được cắt vụn như vật liệu tổng hợp để làm bê tông, với kết quả ban đầu đầy hứa hẹn.

Giáo sư Jie Li dẫn dắt nhóm nghiên cứu của Khoa Kỹ thuật Đại học RMIT chuyên nghiên cứu việc tái chế và tái sử dụng vật liệu từ rác thải cho xây dựng dân dụng cho biết: “Chúng tôi biết rằng dù khẩu trang được vứt đúng nơi quy định, chúng sẽ vẫn bị đưa ra bãi rác hoặc đem đi đốt”, ông nói. “Đại dịch COVID-19 không chỉ tạo ra khủng khoảng sức khoẻ và kinh tế toàn cầu mà còn gây ra tác động khủng khiếp lên môi trường. Nếu có thể khiến cho nền kinh tế tuần hoàn nghĩ về vấn đề rác thải nghiêm trọng này, chúng ta có thể phát triển những giải pháp thông minh và bền vững chúng ta cần”.

Đứng trước thực trạng một lượng lớn khẩu trang dùng một lần bị vứt bỏ, Sinh viên người Hàn Quốc Kim Ha-neul, 23 tuổi, đang theo học chuyên ngành thiết kế nội thất, đã nảy ra ý tưởng độc đáo thân thiện với môi trường, đó là tái chế những chiếc khẩu trang này thành ghế đẩu.

Để biến ý tưởng thành hiện thực, Kim Ha-neul đã đặt một thùng thu gom khẩu trang tại Đại học Thiết kế và Nghệ thuật Kaywon - nơi anh đang theo học, ở thành phố Uiwang, phía Nam thủ đô Seoul.

Kim Ha-neul đã thu được 10.000 chiếc khẩu trang đã qua sử dụng, cũng như được 1 nhà máy cho hơn 1 tấn khẩu trang bị lỗi. Kim Ha-neul đã tháo bỏ dây chun và kim loại trên những chiếc khẩu trang này. Sau đó, anh bỏ khẩu trang vào khuôn, sử dụng súng phun nhiệt, với mức nhiệt trên 300 độ C, để khẩu trang chảy ra. Thành quả thu được là một chiếc ghế đẩu 3 chân, cao 45cm, tái chế từ các loại khẩu trang đủ màu trắng, hồng, xanh và đen. Anh cho biết để làm ra một chiếc ghế như vậy, cần khoảng 1.500 chiếc khẩu trang.

Sau thành công trên, Kim Ha-neul đang ấp ủ hy vọng có thể tạo ra được nhiều đồ nội thất khác từ khẩu trang tái chế, như ghế, bàn và một số loại đèn. Anh cũng đang kêu gọi chính phủ và các công ty tư nhân Hàn Quốc thu gom khẩu trang cũ và tiến hành tái chế.

Ý tưởng biến khẩu trang đã qua sử dụng thành tấm vách ngăn nhựa được thực hiện bởi hai sinh viên Hồ Hoàng Bảo Như và Đặng Trương Nhân sinh viên Trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM ngành Công nghệ vật liệu. Ý tưởng của hai bạn được thực hiện cũng dựa trên việc rác thả khẩu trang thải ra môi trường rất lớn.

Như cho biết khẩu trang sau khi thu gom sẽ được tẩy rửa và khử khuẩn 15 phút bằng dung dịch cồn và sấy khô 2 giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 60°C để đảm bảo an toàn. Sau đó, khẩu trang được cắt thành vụn nhỏ bằng bàn cắt giấy và tiến hành tạo sản phẩm bằng phương pháp ép nhiệt ở các khoảng nhiệt độ và thời gian khác nhau nhằm đưa ra thông số phù hợp.

“Nhóm đã sử dụng phương pháp ép nhiệt để tái chế khẩu trang. Đây là phương pháp khá đơn giản trong quá trình tạo sản phẩm, chi phí sử dụng trang thiết bị máy móc không quá cao và thao tác đơn giản dễ thực hiện. Đối với quy mô phòng thí nghiệm thì phương pháp ép nhiệt là phương pháp phù hợp nhất. Đây cũng là tiền đề để phát triển thêm các phương pháp khác nhằm tối ưu trong quá trình sản xuất”, Như chia sẻ.

Cũng theo nhóm, một số phương pháp khác có thể hướng đến như phương pháp ép phun, ép đùn, ép định hình… nhằm tạo ra nhiều sản phẩm mang tính ứng dụng khác nhau.

Với thành phẩm tấm nhựa PP tái chế kích thước 1 m2, dày 0,2 cm sẽ tốn 2,2 kg khẩu trang đã qua sử dụng, tương đương với 480 - 500 khẩu trang. Trên thị trường, một tấm vách ngăn nhựa được bán với giá dao động từ 200.000 - 500.000 đồng/m2 dày 0,15 - 0,2 cm. Như thế, từ những chiếc khẩu trang đã qua sử dụng vốn dĩ là rác thải bị vứt đi, nếu không xử lý đúng cách còn là tác nhân gây ô nhiễm môi trường, thì nay với nghiên cứu độc đáo của Như và Nhân, lượng rác nguy hại này đã trở thành sản phẩm hữu ích và mang lại giá trị kinh tế cao.

“Điều quan trọng của nghiên cứu là giảm thiểu lượng rác thải ra môi trường, giảm các mầm bệnh lây nhiễm ra cộng đồng. Biến rác thải từ khẩu trang thành sản phẩm mang tính ứng dụng, giảm nguồn nguyên liệu, làm nguyên liệu đầu vào cho ngành khác, giảm chi phí xử lý rác thải, mang lại giá trị kinh tế hướng đến bền vững môi trường”, Như hạnh phúc bày tỏ

Không chỉ tái chế khẩu trang thành tấm vách ngăn mà theo Như còn có thể tái chế thành nhiều sản phẩm hữu ích: “Tái chế khẩu trang đã qua sử dụng thành tấm vách ngăn nhằm tiếp cận đến những ứng dụng cơ bản, đơn giản, thiết thực và gần gũi với mọi người. Ứng dụng ban đầu làm tấm vách ngăn cũng là tiền đề để phát triển thêm những ứng dụng khác từ khẩu trang tái chế sau này”.

Trong tương lai gần, những giải pháp, hướng đi nghiên cứu này chắc chắn sẽ làm giảm lượng rác thải từ khẩu trang y tế ra môi trường. Thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn, phát triển bền vững hướng tới bảo vệ môi trường.

​Nhật Minh