CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Khái quát chung về nhựa tái chế và vật liệu polymer composite 1. Khái niệm Nhựa tái chế là loại nhựa được tái sinh từ rác thải nhựa sử dụng các công nghệ tái chế. Trong quá quá trình tái chế, rác thải nhựa được đun nóng chảy và tái tạo hạt nhựa để sử dụng như nhựa nguyên sinh mà không cần thêm các chất phụ gia hay các chất độn.
Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, nhựa tái chế cần thêm các chất phụ gia và chất độn gia cường để cải thiện tính chất của nhựa. Khi đó, nhựa tái chế có thành phần thay đổi và có thể trở thành vật liệu composite có tích chất khác so với nhựa ban đầu. Vật liệu composite (PC) là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau về hình dạng hoặc thành phần hóa học nhằm tạo ra một vật liệu mới có những tính năng ưu việt hơn so với vật liệu ban đầu. Vật liệu composite phổ biến hiện nay gồm có hai thành phần cấu tạo chính gọi là vật liệu nền và vật liệu gia cường.
Vật liệu gia cường (gián đoạn) được phân tán trong vật liệu nền (liên tục). Trong hai thành phần chính của vật liệu PC thì vật liệu nền đóng vai trò là một chất kết dính, tạo môi trường phân tán cho vật liệu gia cường, chúng có tác dụng truyền ứng suất sang chất độn khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu. Thêm vào đó, vật liệu nền còn có tác dụng bảo vệ chất gia cường dưới tác động của môi trường hay quyết định đến độ bền nhiệt và khả năng gia công của vật liệu composite. Thành phần của vật liệu composite Nhựa nền: Chất nền của vật liệu PC có thể là các loại nhựa nhiệt dẻo như polyetylen (PE), polypropylen (PP), polyvinyl clorua (PVC), polyamit (PA)… hoặc các loại nhựa nhiệt rắn như polyeste không no, vinyleste, epoxy, phenolic.
Nền polyme tốt phải đáp ứng các yêu cầu sau: - Có khả năng biến dạng để làm giảm ứng suất nội xảy ra do sự co ngót khi thay đổi nhiệt độ. - Thích hợp với các phương pháp chế tạo thông thường. 4 - Bền với môi trường ở các điều kiện sử dụng. Khi sử dụng nhựa nhiệt rắn để làm vật liệu nền, chúng có độ nhớt thấp giúp cho quá trình phân tán chất gia cường tốt, mang những tính chất ưu việt về cơ lý, độ bền nhiệt cao hơn nhựa nhiệt dẻo sau khi đã đóng rắn.
Nhưng nhược điểm của nhựa nhiệt rắn là không có khả năng tái sinh và giá thành cao. Trong khi đó, với nhựa nền là nhựa nhiệt dẻo thì chúng có những ưu điểm là dễ gia công tạo hình sản phẩm, ít khuyết tật trong quá trình sản xuất và đặc biệt là khả năng tái sinh [1]. Vật liệu gia cường: Vật liệu gia cường có vai trò đảm bảo cho composite có được các đặc tính cơ học cần thiết. Về cơ bản, vật liệu gia cường có hai dạng là dạng cốt sợi và dạng cốt hạt, có các kích thước đa dạng từ nm đến µm.
Nhóm cốt sợi gồm có: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi kim loại… Nhóm cốt hạt phổ biến nhất là bột đá, than đen, talc, tro bay, silica…[1] 1. Tổng quan về rác thải nhựa. Tình hình rác thải nhựa hiện nay 1. Tình hình thế giới Cho đến nay, hơn 6,3 tỷ tấn rác thải nhựa đã được tạo ra trên toàn thế giới.
Đây là mức cao đáng báo động và có những lo ngại rằng nếu tình trạng này không được giải quyết, thế giới sẽ “chết chìm” trong rác thải nhựa. Các nghiên cứu đã được thực hiện đã tiết lộ tính chất phổ biến của nhựa vì các khu vực trước đây được cho là còn nguyên vẹn (chưa được chạm tới) như Bắc Cực đã bị nhiễm vi nhựa. Người ta biết rất ít về tác động của hạt vi nhựa đối với sức khỏe con người. Nhưng điều rõ ràng là chúng đã có mặt trên bàn ăn của chúng ta, dưới dạng muối ăn hoặc cá mà chúng ta tiêu thụ.
Hơn nữa, các hình ảnh đồ họa đã xuất hiện về những con cá voi chết vì ăn phải nhựa cũng như bị các động vật thủy sinh khác vướng vào và ngạt thở. Việc sử dụng nhựa đã tăng lên đáng kể trong những năm qua, chủ yếu là do đây là loại vật liệu rẻ tiền, dễ đúc khuôn và không giống như giấy, nhựa giữ cho thực phẩm tươi lâu hơn. Gần đây, xu hướng sản xuất vật liệu nhựa kém bền hơn gây khó khăn cho việc tái sử dụng ngày càng tăng. Những loại nhựa này được gọi là nhựa sử dụng một lần 5 và được cho là chiếm 40% tổng số nhựa được sản xuất.
Thống kê cũng cho thấy trong tổng số nhựa được sản xuất trên toàn cầu, chỉ có 9% ít ỏi đã được tái chế. Nhu cầu khám phá việc sử dụng nhựa làm nguồn năng lượng thay thế và thu hồi vật liệu trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết nhằm bảo vệ môi trường và cư dân ở đó [2]. Chất thải nhựa là một thách thức toàn cầu ngày càng gia tăng, có lẽ chỉ đứng sau biến đổi khí hậu về phạm vi và tác động của nó. Rác thải nhựa không được quản lý có thể được tìm thấy ở mọi châu lục và mọi đại dương, từ đỉnh núi đến đáy biển.
Ngoài nhựa mà chúng ta có thể thấy, theo thời gian, nhựa ngày càng phân hủy thành các mảnh nhỏ hơn gọi là vi nhựa, và ở dạng đó, nhựa đã xâm nhập vào chuỗi thức ăn từ sinh vật phù du đến con người. Nhựa được quảng cáo là có thể tái chế, nhưng trên thực tế, việc tái chế rất khó khăn và chưa được chứng minh là một giải pháp hiệu quả. Ngoài ra, các luật và quy định hiện hành không đủ để làm chậm việc sử dụng và lạm dụng nhựa. Tuy nhiên, có lý do để lạc quan.
Các công nghệ mới như tái chế hóa chất và các phương pháp sản xuất mới nhằm mục đích làm cho quá trình tái chế nhựa trở nên dễ dàng hơn và các quy định mới và được đề xuất trên khắp thế giới đang bắt đầu thực hiện các cách tiếp cận hoàn toàn khác nhau để giải quyết và nhận biết tác hại tiềm ẩn đối với môi trường và sức khỏe con người do nhựa gây ra [2]. Tình hình Việt Nam Vấn đề “ô nhiễm trắng” tại các địa điểm du lịch nổi tiếng, ô nhiễm môi trường đang gia tăng ở mức báo động. Theo thống kê, Việt Nam hiện đứng thứ 4 thế giới về lượng rác thải nhựa, với khoảng 730.000 tấn rác thải nhựa đổ ra biển mỗi năm. Việt Nam còn được biết đến là quốc gia có lượng rác thải nhựa gấp đôi so với các nước có thu nhập thấp.
Rác thải nhựa trong đại dương sẽ hủy hoại môi trường tự nhiên, ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống của các loài thủy sản. Trên đất liền, rác thải nhựa có rất nhiều ở nhiều nơi và gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe, đời sống con người. Các nhà phân tích chỉ ra rằng, nếu tốc độ sử dụng các sản phẩm nhựa tiếp tục tăng thì đến năm 2050 sẽ có thêm 33 tỷ tấn nhựa được sản xuất và như vậy sẽ có hơn 13 tỷ tấn rác thải nhựa bị chôn vùi, lấp đầy vào các bãi chôn lấp hoặc vào đại dương. Trong khi đó, việc tái chế rác thải nhựa của Việt Nam vẫn chưa được phát 6 triển.
Tỷ lệ phân loại rác tại nguồn rất thấp, hầu hết các loại rác thải đều được tập kết và thu gom bằng xe chở rác. Công nghệ tái chế nhựa được sử dụng tại các thành phố lớn của Việt Nam còn lạc hậu, hiệu quả thấp, chi phí cao và gây ô nhiễm môi trường. Bài viết trình bày thực trạng rác thải nhựa ở Việt Nam tính đến tháng 6 năm 2019. Các tác giả tập trung nêu bật tình trạng “ô nhiễm trắng” nghiêm trọng ở Việt Nam, quốc gia có đường bờ biển rất dài.
Nhưng bờ biển thực sự đang bị đe dọa bởi rác thải nhựa. Đây thực sự là lời cảnh tỉnh đối với các cơ quan chức năng về việc ban hành các chính sách và người dân về đạo đức sinh tồn với thiên nhiên [3]. Sự phát triển và hiện đại hóa của ngành nhựa được biết là mang lại nhiều lợi ích cho đời sống con người, đa dạng hóa quy trình sản xuất và tạo ra các sản phẩm phong phú có nguồn gốc từ các nguyên liệu khác nhau. Trong số các sản phẩm nêu trên, các loại mặt hàng từ nhựa đều có sự gia tăng rất lớn cả về chất lượng và số lượng do có phạm vi ứng dụng rộng rãi cũng như tính linh hoạt trong quá trình sản xuất và sử dụng cùng với giá thành thấp hơn các mặt hàng khác.
Đó là lý do vì sao rác thải rắn đô thị (MSW) của các nước trên thế giới được báo cáo chứa khoảng 12% nhựa. Việt Nam nằm trong top 5 nước nhập khẩu nhiều nhất từ tháng 01/2018 đến tháng 11/2018 với khoảng 7,6% tổng lượng nhập khẩu. Thực trạng hiện nay cho thấy Việt Nam là quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề bởi rác thải nhựa, gây hậu quả nặng nề cho môi trường. Công trình này đưa ra những con số đáng báo động về thực trạng sử dụng và xả thải nhựa ở Việt Nam.
Quan trọng hơn, chính sách và kịch bản xử lý rác thải nhựa trong thời gian tới được phân tích kỹ lưỡng để tìm ra giải pháp hợp lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm do rác thải nhựa ở Việt Nam. Cuối cùng, một số gợi ý tái sử dụng rác thải nhựa cũng được đưa ra nhằm thu hồi và xử lý rác thải nhựa trong bối cảnh Việt Nam [4].1: Rác thải nhựa tại các bãi chôn lấp ở Việt Nam [4]. Một thực tế rất đáng buồn là người Việt Nam vẫn rất ưa chuộng dùng đồ nhựa. Điều này có thể được chứng minh qua số liệu thống kê cho thấy hơn 50% lượng nhựa tiêu thụ hàng ngày là sản phẩm nhựa dùng một lần.
Sau đó những thứ này khi sử dụng xong bị ném ra môi trường và trở thành những món đồ nhựa vô dụng. Chúng tồn tại trong môi trường tự nhiên và trở nên vô cùng độc hại. Theo thống kê ghi nhận tại bãi rác của làng tái chế nhựa lớn nhất Việt Nam, ước tính 1 tấn rác thải nhựa và túi nilon đưa vào sản xuất sẽ thải ra tới 30% rác thải không thể tái chế. Ở Việt Nam, khi mà việc tái chế rác thải nhựa rất kém thì cách duy nhất để xử lý loại rác thải đó là thu gom về bãi chôn lấp sau đó sẽ được xử lý đốt thủ công.