Các nhà khoa học châu Âu đang thổi luồng sinh khí mới vào rác thải nhựa – một bài toán nan giải của thời đại, biến chúng thành nguồn năng lượng sạch và vật liệu carbon tiên tiến, mở ra triển vọng mới cho nền kinh tế xanh.

Ô nhiễm nhựa - một trong những thách thức môi trường cấp bách nhất hiện nay. Ảnh: Innovation News Network

Mỗi năm, thế giới thải ra hơn 300 triệu tấn nhựa, phần lớn là các sản phẩm dùng một lần rồi bị bỏ đi. Chỉ khoảng 9% lượng nhựa này được tái chế, 12% bị đốt, còn lại gần 80% kết thúc vòng đời trong các bãi chôn lấp, sông ngòi và đại dương. Ô nhiễm nhựa không chỉ tàn phá hệ sinh thái biển và nguồn nước, mà còn len lỏi vào chuỗi thực phẩm dưới dạng vi nhựa, đe dọa trực tiếp sức khỏe con người.

Giữa lúc nhân loại vẫn loay hoay tìm lời giải cho bài toán rác thải nhựa, khủng hoảng khí hậu lại trở thành sức ép ngày càng lớn, thôi thúc thế giới phải tìm ra nguồn năng lượng sạch và bền vững hơn. Trong nỗ lực đó, hydro được xem là một trong những giải pháp đầy triển vọng: có thể cung cấp nhiên liệu cho giao thông, lưu trữ năng lượng tái tạo và làm nguyên liệu không carbon cho công nghiệp. Tuy nhiên, 96% lượng hydro hiện nay vẫn được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, khiến quá trình này tiếp tục thải ra khí CO₂. 

Hai vấn đề tưởng chừng tách biệt - ô nhiễm nhựa và phát thải từ sản xuất hydro - nay lại được kết nối trong cùng một lời giải: dự án WASTE2H2, do Liên minh châu Âu (EU) tài trợ.

Giải pháp kép cho hai thách thức toàn cầu

Dự án WASTE2H2 hướng tới phát triển công nghệ mới biến rác thải nhựa thành hydro sạch và vật liệu carbon giá trị cao, đồng thời không phát thải khí nhà kính. Cốt lõi của công nghệ nằm ở sự kết hợp giữa chất lỏng ion, hạt nano kim loại và bức xạ vi sóng. Cơ chế này cho phép phân hủy nhựa chỉ trong một bước duy nhất, dưới điều kiện ôn hòa (dưới 350°C và áp suất thường) để thu được khí hydro tinh khiết và vật liệu carbon nano dạng rắn.

Từ nguồn rác thải gây ô nhiễm, công nghệ này tạo ra hai sản phẩm có giá trị cao: hydro dùng làm nhiên liệu sạch và phục vụ sản xuất công nghiệp, còn vật liệu carbon nano ứng dụng trong điện tử, hàng không vũ trụ, năng lượng cũng như thiết bị thể thao.

Công nghệ WASTE2H2 mở ra triển vọng biến rác nhựa thành năng lượng sạch. Ảnh: Innovation News Network

Bước tiến khác biệt của công nghệ WASTE2H2

Các nghiên cứu trước đây về chuyển đổi nhựa thành hydro thường đòi hỏi nhiệt độ cao, nhiều công đoạn phức tạp, tiêu tốn chất xúc tác và gây phát thải CO₂. Trái lại, WASTE2H2 khắc phục những hạn chế đó bằng thiết kế đột phá: quy trình chỉ cần một bước duy nhất, tiết kiệm năng lượng nhờ ứng dụng vi sóng, đạt hiệu suất tạo hydro cao với độ tinh khiết trên 97%, dễ dàng thu hồi và tái sử dụng cả chất xúc tác lẫn sản phẩm carbon, đồng thời hầu như không phát thải khí nhà kính.

Những ưu điểm này không chỉ giúp công nghệ thân thiện hơn với môi trường mà còn hứa hẹn giảm đáng kể chi phí sản xuất, mở ra tiềm năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường năng lượng và vật liệu tương lai.

Từ phòng thí nghiệm đến lợi ích xã hội

Nếu được triển khai thành công, WASTE2H2 sẽ mang lại nhiều tác động tích cực vượt ra ngoài phạm vi nghiên cứu. Rác thải nhựa vốn là gánh nặng môi trường sẽ trở thành nguồn tài nguyên có giá trị. Các cơ sở địa phương có thể chủ động sản xuất hydro tại chỗ, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và chi phí vận chuyển. Bên cạnh đó, việc tận dụng nhựa thải để sản xuất năng lượng và vật liệu cũng góp phần thúc đẩy kinh tế tuần hoàn, hướng tới mô hình sản xuất “không chất thải”.

Với châu Âu, đây còn là cơ hội nâng cao năng lực cạnh tranh công nghiệp, bởi vật liệu carbon nano hiện nay rất đắt đỏ và khó sản xuất theo phương pháp truyền thống. Nếu WASTE2H2 chứng minh được hiệu quả, công nghệ này sẽ trở thành lựa chọn xanh hơn, rẻ hơn và bền vững hơn, đồng thời đóng góp trực tiếp vào mục tiêu trung hòa carbon của khu vực.

Lộ trình phát triển

Dự án WASTE2H2 được thiết kế kéo dài bốn năm. Trong giai đoạn đầu, nhóm các nhà khoa học và kỹ sư quốc tế sẽ phát triển các hệ xúc tác dựa trên chất lỏng ion, xây dựng nguyên mẫu quy mô phòng thí nghiệm, đồng thời đánh giá toàn diện tác động môi trường và kinh tế thông qua phân tích vòng đời sản phẩm (LCA) và chi phí vòng đời (LCC). Song song đó, nhóm cũng phát triển mô hình số để hoạch định thiết kế cho các nhà máy quy mô lớn trong tương lai.

Đến năm 2027, dự án đặt mục tiêu chứng minh tính khả thi ở quy mô phòng thí nghiệm (mức độ sẵn sàng công nghệ TRL 4). Bước tiếp theo sẽ là mở rộng quy mô thí điểm và tiến tới thương mại hóa. Theo tầm nhìn dài hạn, đến năm 2035, châu Âu có thể vận hành các nhà máy WASTE2H2 tại các trung tâm tái chế, siêu thị hay khu công nghiệp, nơi rác thải nhựa được chuyển hóa ngay tại chỗ thành hydro sử dụng cho phương tiện giao thông, công nghiệp hoặc lưu trữ năng lượng, và vật liệu carbon phục vụ các ứng dụng công nghệ cao.

Thách thức và kỳ vọng

Con đường phát triển công nghệ này không hề dễ dàng bởi việc thiết kế chất lỏng ion có khả năng chịu nhiệt cao, hòa tan và ổn định nhựa dài hạn là một bài toán phức tạp. Bên cạnh đó, phát triển chất xúc tác vừa hiệu quả vừa bền vững cũng là thách thức lớn. Tuy vậy, tiềm năng mang tính đột phá của WASTE2H2 khiến dự án được kỳ vọng sẽ mang lại bước ngoặt cho cả hai lĩnh vực - quản lý rác thải và năng lượng sạch.

Nếu thành công, WASTE2H2 không chỉ tạo ra công nghệ mới mà còn có thể thay đổi cách nhìn của nhân loại về nhựa thải - từ gánh nặng môi trường trở thành nguồn tài nguyên quý giá cho nền kinh tế xanh.

Kết luận

WASTE2H2 không chỉ mở ra hướng đi mới trong công nghệ tái chế nhựa mà còn khẳng định vai trò của tư duy đổi mới trong hành trình tiến tới phát triển bền vững.Việc tái sinh nhựa phế thải thành hydro sạch và vật liệu carbon giá trị cao cho thấy con người hoàn toàn có thể biến thách thức môi trường thành cơ hội phát triển bền vững. Một tương lai xanh hơn, trong lành hơn có thể bắt đầu từ chính những gì chúng ta từng xem là rác bỏ đi./.