Các nhà nghiên cứu Thụy Điển phát minh được một phương pháp chuyển đổi vải bông thải loại thành đường, được dùng để sản xuất vải thun, nylon hoặc ethanol.
Ngành công nghiệp nhẹ nhiều thập kỷ cố gắng tái chế đồ dệt may đã qua sử dụng, nhưng loại vật liệu này thực sự rất khó tái chế và thường cuối cùng bị ném vào các bãi chôn lấp rác thải.
Thí nghiệm chuyển đổi vải bông thành đường glucose. (Ảnh Đại học Lund)
Để tiết kiệm nguồn vật liệu thông dụng khổng lồ này, các nhà khoa học thuộc Đại học Lund ở Thụy Điển phát minh một phương pháp chuyển đổi bông thành đường, từ đó chuyển hóa thành các sản phẩm có giá trị cao như vải thun, nylon và ethanol.
Khoảng 25 triệu tấn bông dệt vải bị loại bỏ trên khắp thế giới mỗi năm. Khi cộng các loại vải khác nhau, tổng cộng hơn 100 triệu tấn hàng dệt may mỗi năm trở thành rác thải. Ở Thụy Điển, hầu hết rác thải vật liệu vải đưa thẳng vào lò đốt để sưởi ấm cho dân cư quận. Ở những quốc gia khác, rác thải từ vải sợi có số phận tồi tệ hơn, quần áo cũ thường bị chôn vùi ở các bãi rác.
Tiến sĩ Edvin Ruuth, nhà nghiên cứu kỹ thuật hóa học tại Đại học Lund, cho biết, một số loại vải có sợi bền chắc đến mức có thể được tái sử dụng, đang được thực hiện ngày nay và có thể được thực hiện nhiều hơn nữa trong tương lai. Nhưng rất nhiều vải trở thành rác thải do có những sợi quá ngắn để tái sử dụng, càng ngày tất cả các sợi bông đều trở nên quá ngắn cho quy trình tái tạo sợi vải.
Tiến sĩ Edvin Ruuth làm việc tại Khoa Kỹ thuật Hóa học ở Lund, tích lũy được rất nhiều kiến thức về việc sử dụng các vi sinh vật và enzyme, các chất phụ gia, xúc tác khác nhau để chuyển đổi những carbohydrate “bền vững” trong sinh khối thành những phân tử đơn giản hơn. Mọi thứ, từ chất thải sinh học và rượu đen đến rơm rạ và gỗ vụn đều có thể trở thành cồn sinh học, khí sinh học và hóa chất.
Trong công trình nghiên cứu do Tiến sĩ Edvin Ruuth dẫn đầu, nhóm nhà khoa học thành công phá vỡ sợi thực vật trong bông, sợi cellulose thành các thành phần nhỏ hơn. Nhưng không có vi sinh vật hoặc enzym nào tham gia vào quy trình này. Quá trình biến đổi này là ngâm vải rác thải trong axit sulfuric và thu được một dung dịch đường trong, sẫm màu hổ phách.
Các nhà khoa học Đại học Lund thử hiện quy trình chuyển hóa vải bông thành nước đường để sản xuất vải mới hoặc ethanol. (Video Đại học Lund).
Tiến sĩ Ruuth, người điều chỉnh “công thức” phân hủy sợi bông cùng với nghiên cứu sinh TS Miguel Sanchis-Sebastiá và GS Ola Wallberg giải thích: “Điều kiện then chốt là tìm ra sự kết hợp thích hợp giữa nhiệt độ và nồng độ axit sulfuric”.
Kế hoạch của nhóm nghiên cứu là sản xuất các hóa chất, có thể được dùng làm nguyên liệu cho nhiều loại hàng dệt khác như spandex (vải thun) và nylon hoặc sản xuất ethanol.
Theo ông Ruuth, glucose là một phân tử rất linh hoạt, có nhiều tiềm năng sử dụng, được dùng để sản xuất ethanol. Từ một tấm vải thông thường, nhóm nghiên cứu chiết xuất được 5 lít dung dịch đường, mỗi lít chứa tương đương với 33 viên đường glucose. Nhưng không thể biến chất lỏng thành nước ngọt vì cũng chứa axit sulfuric độc hại.
Một trong những thách thức là vượt qua cấu trúc phức tạp của bông cellulose. Sự độc đáo của bông là cellulose có độ kết tinh cao. Đặc tính này gây khó khăn cho việc phân hủy hóa chất và tái sử dụng những thành phần đạt được. Ngoài ra, có rất nhiều chất xử lý bề mặt như thuốc nhuộm và các chất ô nhiễm khác phải được loại bỏ. Hơn thế nữa, về cấu trúc, một chiếc khăn bông và một chiếc quần jean cũ rất khác nhau.
Công nghệ là một quá trình rất tinh vi để tìm ra nồng độ axit thích hợp, số lượng các giai đoạn xử lý và nhiệt độ phù hợp. Ý tưởng hydro hóa bông tinh khiết được phát hiện vào những năm 1800. Khó khăn chính là làm cho quy trình này hiệu quả, khả thi về mặt kinh tế và không gây ô nhiễm môi trường.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu thử nghiệm chiết xuất glucose từ vải cách đây một năm, khởi điểm đạt được rất nhỏ, từ 3-4%. Hiện nay nhóm nghiên cứu đạt tới 90%. Khi công thức phân hủy được hoàn thiện, kỹ thuật sẽ rất đơn giản và rẻ tiền để ứng dụng.
Phát minh mới của nhóm nghiên cứu Đại học Lund mở ra một hướng đi mới, coi rác thải vật liệu vải như nguồn nguyên liệu thô cho quy trình tái chế thành các thành phần hóa chất có giá trị để sản xuất nguyên liệu cho các loại vật liệu may mặc tổng hợp hoặc ethanol, bồi hoàn một phần giá trị kinh tế bị tổn thất khi các sản phẩm vải sợi hay vải bông qua sử dụng bị chôn lấp ở bãi rác thải.