Theo kết quả nghiên cứu mới công bố đầu tháng 2-2015 của Hội Khoa học Tiên tiến Mỹ (AAAS - American Association for the Advancement of Science), tổng lượng phế thải chất dẻo toàn cầu hàng năm lên đến 250 triệu tấn, trong đó có khoảng 8 triệu tấn thải vào các đại dương trên Trái đất. Việt Nam được xếp vào 1 trong 5 quốc gia có lượng chất thải dẻo thải vào đại dương lớn nhất thế giới. Số lượng và khối lượng túi nilon được sử dụng và thải bỏ ngày càng lớn đặt ra một bài toán thách thức trong quản lý và xử lý rác thải ở nước ta.
Để giảm thiểu lượng túi nilon và nhựa thải, hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam đang đi vào áp dụng các phương pháp xử lý theo hướng tái sử dụng, tái chế lại nhựa nguyên liệu, hoặc xử lý loại rác thải này nhằm tạo ra vật liệu mới hoặc thu nhiên liệu. Trong đó phương pháp cracking xúc tác chất thải nhựa thu nhiên liệu lỏng là hướng đi đã và đang được quan tâm nhiều trên thế giới cũng như ở Việt Nam trong việc xử lý rác thải nhựa một cách hiệu quả. Sản phẩm của quá trình cracking là các phân đoạn nhiên liệu lỏng, có các tính chất tương đương với nhiên liệu gốc khoáng. Bên cạnh việc nghiên cứu cải tiến công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm thì việc nghiên cứu tổng hợp và nâng cao chất lượng xúc tác cho phản ứng cracking nhựa thải cũng đang được thực hiện nhiều.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn, nhóm nghiên cứu Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Đinh Văn Nam thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp xúc tác cho quá trình cracking nhựa PE thải sản xuất nhiên liệu lỏng từ nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước” nhằm nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp xúc tác từ nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước phù hợp với phản ứng cracking nhựa PE thải.
Với mục tiêu xây dựng được quy trình công nghệ tổng hợp xúc tác thích hợp cho quá trình cracking nhựa PE thải thu nhiên liệu lỏng. Sau thời gian thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp xúc tác cho quá trình cracking nhựa PE thải sản xuất nhiên liệu lỏng từ nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước”, nhóm nghiên cứu đã đạt được các kết quả như sau:
Đã khảo sát, xây dựng được quy trình tổng hợp xúc tác ZRD từ nguồn cao lanh Phú Thọ và hiệu chỉnh quy trình ở quy mô 100g/mẻ có độ ổn định cao (quy trình cụ thể được trình bày trong phần tổng hợp kết quả đề tài). Đã thực nghiệm sản xuất được 1 kg xúc tác.
Xúc tác ZRD thu được có kích thước nano, bề mặt riêng 571 m2/g, có các tính chất phù hợp làm nguyên liệu cho phản ứng cracking nhựa PE thải. Đã sử dụng xúc tác ZRD tổng hợp được cho phản ứng cracking nhựa PE thải quy mô 400g/mẻ trên hệ thiết bị phản ứng cracking pha hơi. Kết quả thu được cho thấy xúc tác tổng hợp có hoạt tính khá tốt đối với phản ứng cracking nhựa PE thải. Các điều kiện phản ứng thu được khi khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng cracking xúc tác nhựa PE thải như sau:
- Nhiệt độ phản ứng: 430oC-450oC;
- Lượng xúc tác: 0,4% khối lượng nguyên liệu;
- Hiệu suất thu nhiên liệu lỏng đạt 75,1% trong đó phân đoạn nhiên liệu diesel chiếm khoảng 52%, phân đoạn sử dụng làm dầu FO chiếm 25%, phân đoạn xăng chiếm 18% và phân đoạn kerosen ít nhất (5%);
- Hoạt tính xúc tác giảm mạnh sau 2 lần tái sử dụng.
Đã sử dụng xúc tác tổng hợp được thực hiện phản ứng cracking xúc tác 10kg nhựa PE thải. Sản phẩm thu được 1,72 lít phân đoạn xăng; 0,48 lít phân đoạn kerosen; 4,97 lít phân đoạn diesel và 2,39 lít phân đoạn sử dụng làm dầu FO.
Đã phân tích các tính chất hóa lý của các phân đoạn nhiên liệu sản phẩm của phản ứng cracking nhựa PE thải. Kết quả thu được cho thấy các phân đoạn nhiên liệu (phân đoạn xăng, diesel, dầu FO) đều đạt chất lượng theo các tiêu chuẩn hiện hành đối với nhiên liệu, thành phần của nhiên liệu lỏng sản phẩm khá giống với thành phần nhiên liệu nguồn gốc khoáng.
Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 12104/2016) tại Cục Thông tin KH&CN quốc gia./.