Để góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường và bảo tồn nguồn tài nguyên hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, thì vấn đề tái chế PET đã được các nước quan tâm từ rất lâu. Nhiều công trình nghiên cứu về nhựa pet tái chế đã và đang được thực hiện. Xử lý PET bằng kiềm , tái chế PET bằng phương pháp hóa học như đường phân, methanol phân, thủy phân tái chế hóa học PET thành sợi ứng dụng trong ngành công nghiệp dệt. Nhìn chung, trên thế giới công nghệ tái chế PET liên tục đổi mới theo thời gian.

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu nhựa pet tái chế đã được chú trọng từ lâu. Ðã có các đề tài nghiên cứu cơ bản, các chương trình khoa học công nghệ cấp Nhà nước về tái chế nhựa truyền thống để thu hồi và bảo tồn sản phẩm có nguồn gốc từ dầu mỏ. Hiện nay, nhiều nhà khoa học đã nỗ lực nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp hiệu quả và kinh tế nhất để tái chế PET thải.

Các phương pháp tái chế nhựa pet

Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau để xử lý PET thải như chôn lấp, tái sử dụng lại hoặc tái chế thành van nhựa . Do hầu hết nhựa PET không thể tự phân huỷ sinh học, khi xử lý bằng cách đốt hoặc chôn lấp sẽ gây ô nhiễm môi trường, thoái hoá đất, phát sinh các khí độc hại gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Do đó, tái chế PET là phương pháp khả thi nhất cho việc xử lý PET thải. Đặc biệt, đây còn là nguồn nguyên liệu đầu vào giá rẻ cho một số ngành sản xuất khác.

Các phương pháp tái chế PET chính là phương pháp cơ học và phương pháp hoá học. Với phương pháp cơ học, đơn thuần là thu gom, rửa sạch, băm nhỏ, sấy khô, tái gia công. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là hạt nhựa tái chế có chất lượng thấp, không xác định được thành phần và hàm lượng tạp chất nên PET sau tái chế có độ nhớt rất thấp. Do đó, tái chế hoá học ngày càng trở nên hiệu quả để xử lý PET thải (Dutta and Soni, 2013).

                                                                                 Quy trình tái chế phế liệu

1.Tái chế nhựa pet bằng phương pháp hóa học

Phương pháp tái chế hóa học là phương pháp phân hủy các polyme và đưa chúng trở về các thành phần ban đầu. Sao cho có thể sử dụng làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu cho phản ứng polymer hóa.

Tái chế bằng phương pháp hóa học có những ưu điểm như hiệu suất thu hồi cao. Sản phẩm không bị giảm cấp sau quá trình tái chế, thành phần ổn định. Tuy nhiên, phương pháp này còn hạn chế do sử dụng nhiều dung môi dẫn đến tăng giá thành sản phẩm.

Phương pháp hóa học được chia làm 3 loại: Thủy phân (hydrolysis), rượu phân (methanolysis) và glycol phân (glycolysis) (Dutta, Soni, 2014).

a. Thủy phân (hydrolysis).

Trong phản ứng thuỷ phân nhựa PET có thể dùng xúc tác axit vô cơ hoặc kiềm. Sản phẩm của phản ứng là terephthalic acid (TPA) thô được xử lý bằng than hoạt tính để loại bỏ tạp chất. Sau đó tái kết tinh bằng dung môi (thường là axit axetic) để thu được TPA có độ tinh khiết tương đương với độ tinh khiết TPA có trên thị trường.

b. Rượu phân (methanolysis).

Tác nhân khử trùng hợp là rượu methylic ở nhiệt độ khoảng 200 ˚ C, dưới áp suất cao. Phản ứng rượu phân rất có hiệu quả để tái chế nhựa PET ở dạng màng, dạng sợi và chai. Tuy nhiên, quá trình phân tách sản phẩm của phản ứng cần chi phí cao, phương pháp này ít kinh tế.

c. Glycol phân (glycolysis).

Phản ứng glycol phân PET được tiến hành dưới áp suất cao, nhiệt độ 180-220 ˚ C trong môi trường khí trơ (N2) để tránh oxy hoá các polyol tạo thành. Sản phẩm của phản ứng là monome bis(2-hydroxyetyl) terephtalat (BHET) cùng với oligome. Tinh chế BHET bằng phương pháp lọc nóng dưới áp suất để loại các tạp chất. Sau đó làm sạch bằng than hoạt tính để khử màu và tạp chất. Hiện nay, đây là phương pháp đang được sử dụng phổ biến nhất.

Tái chế bằng phương pháp cơ- lý Chai PET sau khi sử dụng xong được thu gom, rửa sạch, băm nhỏ, sấy khô và tái gia công. Hiện nay, có 2 công nghệ chính: công nghệ SSP và công nghệ biến tính PET.

nhà máy tái chế nhựa

                                                                          Dây chuyền sản xuất tái chế nhựa pet

 d. Công nghệ SSP trong tái chế nhựa pet.

Việc xử lý phế liệu bằng thiết bị SSP chia ra 2 phương pháp: phương pháp chân không và dùng khí trơ (N2).

Pet thải

Nghiền, rửa

Sấy kết tinh

Thiết bị SSP

Pet dạng viên

e. Quy trình công nghệ SSP dùng khí N2 làm chất tải nhiệt trong xử lý nhựa pet tái chế.

PET thải sau quá trình nghiền rửa và sấy được nạp liệu liên tục cho máy đùn hai trục vít. Hạt RPET từ máy đùn được xử lý trong thiết bị kết tinh hóa để tăng độ kết tinh nhằm tránh sự tạo thành các kết tụ khi xử lý bằng thiết bị SSP ở nhiệt độ 200 – 250 ° C .

Ở điều kiện không có oxy và hơi ẩm trong khoảng thời gian xác định nhằm đạt được I.V mong muốn đồng thời loại bỏ sản phẩm của phản ứng cũng như các tạp chất dễ bay hơi. Khí nitơ sạch và khô được dùng làm môi trường tải nhiệt. Quá trình xử lý là một quá trình không liên tục và lợi điểm của nó là tạo ra sản phẩm khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng.

f. Công nghệ SSP dùng phương pháp chân không

Công nghệ SSP dùng phương pháp chân không được vận hành tương tự phương pháp SSP dùng khí N2. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ xảy ra nhanh hơn do hiệu quả loại bỏ nước và ethylene glycol tốt hơn. Chi phí vận hành thấp hơn phương pháp dùng khí N2.

2. Công nghệ biến tính phế liệu

Quá trình bắt đầu từ PET-F sau khi rửa được trộn với chất biến tính silicone lỏng trong thiết bị trộn ở 140 – 150 ˚C, thời gian khoảng 90 phút. Nguyên liệu được nạp liệu cho máy đùn hai trục vít.

Ở nhiệt độ cao, chất biến tính sẽ tạo mạch PET ngắn và PET phân nhánh có khối lượng phân tử lớn. Với lưới lọc mịn có thể loại bỏ những tạp chất rắn không nóng chảy.

Từ đó, cho ra M-PET có thể không cao sau quá trình biến tính. Tuy nhiên, độ bền cơ tính thì tương đương với nhựa PET nguyên sinh.

To be continue…