Một loại nhựa in 3D cao cấp được làm từ dầu ăn đã qua sử dụng do Đại học Toronto Scarborough, Canada sáng chế có tiềm năng ứng dụng rất lớn. Không chỉ bởi chi phí sản xuất thấp, mà loại “mực in” này còn có thể phân hủy tự nhiên không giống như các loại nhựa in 3D thông thường.
Ý tưởng thay thế mực in 3D
“Lý do mà nhựa đang trở thành vấn đề khó giải quyết nhất bởi vì thiên nhiên chưa tiến hóa kịp để xử lý những hóa chất nhân tạo,” Andre Simpson, giáo sư tại Khoa Vật lý và Môi trường của Đại học Toronto Scarborough và là trưởng nhóm nghiên cứu của dự án này, cho biết. “Bởi vậy nên chúng tôi muốn phát triển một loại nhựa in 3D có nguồn gốc từ một sản phẩm tự nhiên. Ở đây là chất béo từ dầu ăn, vậy nên thiên nhiên có thể ‘xử lý’ nó dễ dàng hơn.”
GS Andre Simpson cũng đồng thời là giám đốc của trung tâm Environmental NMR, nơi chuyên sử dụng máy quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonance) cho nghiên cứu môi trường. “Chúng tôi sử dụng máy quang phổ NMR để nhìn vào bên trong các sinh vật nhỏ bé và hiểu được những phản ứng sinh hóa của chúng với sự thay đổi từ môi trường,” giáo sư Simpson nói. Mục đích chính của dự án là “để thu hẹp khoảng cách giữa nghiên cứu y học và môi trường.”
Simpson đã mua máy in 3D cho phòng thí nghiệm vào năm 2017. Anh hi vọng sẽ sử dụng nó tạo ra các bộ phận để đặt các sinh vật bên trong máy quang phổ NMR trong quá trình nghiên cứu. Tuy nhiên, loại mực chuyên dụng cho loại máy in này có giá thành rất cao. “Nguyên liệu chủ yếu của in 3D là nhựa lỏng, có giá tới 500 USD (gần 12 triệu đồng) một lít,” Simpson cho biết.
Sau khi nghiên cứu, Simpson phát hiện ra các phân tử có trong loại nhựa thương mại có thành phần tương tự như chất béo có trong dầu ăn thông thường. “Ý tưởng liệu chúng ta có thể sử dụng dầu ăn và biến nó thành nhựa in 3D được không bắt đầu hình thành trong nhóm nghiên cứu?” Simpson kể lại.
Đầu mối ở các hãng thức ăn nhanh
Dầu ăn đã qua sử dụng là một trong những vấn đề lớn toàn cầu. Lượng chất thải lớn từ hoạt động thương mại lẫn gia đình gây nên nhiều vấn đề về môi trường. Đây cũng là nguyên nhân chính gây tắc nghẽn cống do tích tụ chất béo. Theo Simpson, mặc dù có nhiều cách thương mại hóa dầu ăn thừa, nhưng không cách nào có thể tái chế nó thành một mặt hàng có giá trị cao như nhựa in 3D. Anh nói thêm rằng việc tạo ra thành phẩm giá trị cao có thể hóa bỏ những vấn đề tài chính mà các nhà hàng đang phải đối mặt trong việc tái chế dầu ăn, bởi hiện nay các nhà hàng phải chi nhiều tiền để xử lý nó.
Tuy nhiên, dự án nghiên cứu của Simpson gặp khó khăn trong việc tìm dầu chiên cũ từ các cửa hàng thức ăn nhanh. “Chúng tôi liên lạc với tất cả các chuỗi cửa hàng thức ăn nhanh. Nhưng cửa hàng nào cũng từ chối,” Simpson chia sẻ với tờ CNN. “Chỉ có McDonald’s đồng ý cho chúng tôi 10 lít dầu thải.” Một lít dầu ăn sau đó chuyển hóa cho ra được 420ml nhựa. Loại nhựa này sau đó được dùng để in một con bướm. Thành quả đến với nhóm nghiên cứu vào tháng 9, khi họ in thành công mô hình bướm với các chi tiết có kích thước chỉ 0.1mm.
“Chúng tôi đã phân tích mẫu in. Nó giống như cao su khi chạm vào và có bề mặt sáp đẩy nước, và có cấu trúc ổn định” Simpson chia sẻ. “Tức là nó không vỡ vụn hay tan trong nhiệt độ phòng. Chúng tôi nghĩ rằng có thể sử dụng dầu ăn để in 3D bất cứ vật gì.”
Các loại nhựa in cao cấp thường có giá tới hơn 500 USD mỗi lít bởi chúng có nguồn gốc từ nguyên liệu hóa thạch và yêu cầu các bước sản xuất phức tạp. Mặt khác, vì là nguyên liệu hóa thạch nên hệ lụy môi trường khi sử dụng mực in 3D kiểu cũ là rất lớn. Thực ra, “vấn đề tính bền vững không được quan tâm nhiều trong việc sản xuất nguyên liệu cho in 3D,” Tim Greene chia sẻ, giám đốc nghiên của của hãng nghiên cứu toàn cầu IDC và cũng là chuyên gia trong thị trường in 3D nhận xét. “Nhựa hiện đang được sử dụng rộng rãi cho ngành này không thật sự tốt cho môi trường.”
Với nguyên liệu có thể tái chế và dễ sản xuất, nhựa in từ phòng thí nghiệm của Simpson có thể có mức giá thấp nhất là 300 USD mỗi tấn, rẻ hơn nhiều so với các loại nhựa in khác. Nó cũng có thể đông lại dưới ánh nắng Mặt trời, mở ra khả năng đổ loại nhựa này dưới dạng chất lỏng và tạo thành cấu trúc rắn.
Một ưu điểm quan trọng khác là khả năng phân hủy sinh học. Để kiểm tra, nhóm nghiên cứu đã chôn mô hình dưới đất và phát hiện vật liệu này được phân hủy khoảng 20% trong khoảng 2 tuần. “Nếu bạn chôn nó trong đất, vi khuẩn sẽ bắt đầu phá vỡ cấu trúc của nó, vì về cơ bản, nó chỉ là chất béo,” Simpson nói.
Simpson và nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả nghiên cứu này vào tháng 9/2019 trên Tạp chí Hóa học và Kỹ thuật Bền vững ACS và mong rằng ngành công nghiệp sẽ để ý tới sáng chế này.
McDonald’s đã để ý
Terri Toms, quản lý cửa hàng McDonald’s, người đã cung cấp dầu cho nhóm nghiên cứu, nhận xét rằng đây là một cách tuyệt vời để tái chế và tái sử dụng dầu ăn. “Tôi rất ấn tượng trước sáng chế này và rất vui khi được đóng góp một phần gì đó hữu ích cho thế hệ tương lai.”
Leanna Rizzi, người phát ngôn của tập đoàn McDonald’s Canada, cho biết công ty đã biết về kết quả thí nghiệm và xem đây là một sáng kiến rất tuyệt vời. Rizzi cho biết chuỗi cửa hàng thức ăn nhanh lớn nhất thế giới này có chương trình bền vững toàn cầu mang tên “Scale for Good.” Chương trình cũng bao gồm hỗ trợ các sáng kiến để giải quyết ô nhiễm nhựa và dầu đã qua sử dụng.
Tại một số quốc gia, như Anh, Thụy Sĩ và Bồ Đào Nha, McDonald’s đã chuyển đổi dầu đã qua sử dụng thành nhiên liệu sinh học và sử dụng cho các xe tải giao hàng của công ty.