Contents
Trong bối cảnh tỷ lệ tái chế toàn cầu đang bị chững lại, việc áp dụng các công nghệ tái chế tiên tiến trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Mặc dù các tổ chức phi lợi nhuận (NPOs) và những người bảo vệ môi trường đã nỗ lực nâng cao nhận thức, nhưng các loại chất thải vẫn thường xuyên kết thúc tại cùng một bãi rác. Nguyên nhân chủ yếu là do các quy trình và hệ thống thu gom tái chế chưa đồng bộ và lạc hậu. Vậy, với sự tiến bộ của công nghệ tái chế, loại công nghệ nào sẽ có tác động lớn nhất?
1. Tái Chế Cơ Học
Tái chế cơ học là quá trình sử dụng các phương pháp vật lý như nghiền, nấu chảy và định hình lại để tái sử dụng các vật liệu đã thu gom. Quá trình này giữ nguyên cấu trúc hóa học của các vật liệu, do đó không thể trộn lẫn các loại vật liệu khác nhau. Các cơ quan quản lý chất thải thường áp dụng phương pháp này để tái chế giấy, thủy tinh, kim loại và nhựa.
Mặc dù tái chế cơ học có chi phí thấp hơn so với các công nghệ tái chế khác, nhưng nó lại sản xuất ra các sản phẩm phụ chất lượng thấp hơn. Các quá trình vật lý khắc nghiệt làm suy giảm tính toàn vẹn cấu trúc của vật liệu tái chế. Ví dụ, bạn có thể nhận thấy túi giấy và chai nhựa làm từ 100% vật liệu tái chế thường cảm giác mỏng manh.
2. Tái Chế Hóa Học
Quá trình tái chế hóa học phân hủy nhựa
Tái chế hóa học phá vỡ chất thải thành các khối xây dựng cơ bản của chúng. Nó sản xuất ra các monomer riêng lẻ và tái sử dụng chúng để tạo ra các sản phẩm mới, vật liệu tái chế không còn giữ nguyên hình dạng ban đầu. Thực tế, chúng chuyển sang một trạng thái vật chất khác.
Ưu điểm lớn nhất của tái chế hóa học là nó có thể xử lý một phạm vi chất thải rộng hơn nhiều. Các quá trình cơ học không thể tái chế các vật liệu “bẩn”. Hầu hết các nhà máy quản lý chất thải gửi các vật liệu tái chế bị ăn mòn, bẩn hoặc nhiễm bẩn (ví dụ: chai nhựa còn sót lại nước ép và bao bì thịt sống) đến bãi rác.
Hiện tại có ba loại tái chế hóa học chính.
Pyrolysis
Pyrolysis là quá trình đốt nóng các vật liệu tái chế ở nhiệt độ cao, không có oxy, từ 752 đến 1,472 độ Fahrenheit. Phương pháp này phổ biến trong việc xử lý các loại nhựa phức tạp. Quá trình này phá vỡ chúng xuống cấp độ phân tử và chuyển đổi chúng thành các sản phẩm phụ như dầu sinh học tái chế, khí tổng hợp (syngas) hoặc than. Các sản phẩm phụ của pyrolysis có chất lượng gần như tương đương với các vật liệu nguyên sinh. Video này cho thấy một minh họa tuyệt vời về cách tái chế hóa học, không giống như các quá trình cơ học, duy trì chất lượng.
Gasification
Gasification là quá trình tái chế nhiệt hóa học đốt nóng các vật liệu tái chế ở nhiệt độ từ 1,472 đến 2,192 độ Fahrenheit với lượng oxy hạn chế. Nó phân hủy nhựa đã qua sử dụng, sinh khối và chất thải hữu cơ. Nhưng khác với pyrolysis, hệ thống phức tạp này đòi hỏi nhiệt độ cao hơn nhiều để tạo ra nhiệt, điện và khí tổng hợp (syngas). Gasification cũng là một cách hiệu quả để tạo ra năng lượng sạch từ các vật liệu tái chế bị loại bỏ. Nếu mọi người lấy năng lượng từ tấm pin mặt trời và chất thải tái chế, tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch trên toàn thế giới sẽ giảm.
Solvolysis
Solvolysis là quá trình nhiệt hóa học nhiệt độ thấp hòa tan các vật liệu tái chế trong một dung môi đặc biệt ở nhiệt độ từ 212 đến 572 độ Fahrenheit. Đây là một cách hiệu quả để tái chế polyester hoặc polyurethane. Các cơ sở quản lý chất thải thường gửi các loại chất thải nhựa hỗn hợp này đến bãi rác vì chúng không thể chịu được tái chế cơ học.
Tất nhiên, solvolysis cũng có thể xử lý sinh khối và chất thải hữu cơ. Các sản phẩm phụ phổ biến nhất của solvolysis bao gồm nhiên liệu, oligomer và monomer. Những vật liệu tái chế này rất linh hoạt; các nhà sản xuất có thể sử dụng chúng để sản xuất các sản phẩm nhựa chất lượng, cồn ethanol và chất bôi trơn.
Mặc dù pyrolysis, gasification và solvolysis vượt trội hơn các hệ thống tái chế cơ học, nhưng chỉ có một số ít các cơ sở quản lý chất thải có thể đầu tư vào chúng. Đáng tiếc, chúng đắt đỏ để mua và bảo trì. Có thể mất nhiều thập kỷ trước khi chúng trở thành các công nghệ tái chế tiêu chuẩn trên toàn thế giới.
3. Máy Bán Hàng Ngược
Máy bán hàng ngược cho chai nhựa tại Đức
Máy bán hàng ngược (RVMs) khuyến khích tái chế bằng cách khuyến khích mọi người gửi các vật liệu tái chế (ví dụ: các container thủy tinh trống, chai nhựa và lon nhôm) để nhận phần thưởng. Chúng thường cung cấp phiếu giảm giá, thẻ giảm giá hoặc tiền mặt. Chỉ cần đưa vật liệu tái chế vào máy, nhận phần thưởng của bạn và máy sẽ tự động phân loại chất thải cho bạn. Hạn chế lớn nhất của RVMs là chúng rất kén chọn về các vật liệu tái chế mà chúng chấp nhận. Vì hầu hết các cơ sở quản lý chất thải vẫn sử dụng các quá trình cơ học, họ không thể mạo hiểm nhận các vật liệu tái chế bị nhiễm bẩn có thể kết thúc ở bãi rác.
Các thương hiệu bán lẻ cũng áp dụng cùng một khái niệm bằng cách khuyến khích người tiêu dùng tái chế các mặt hàng cụ thể. Hãy lấy ví dụ về quy trình tái chế của Apple. Nó khuyến khích người dùng gửi lại các thiết bị Apple cũ của họ để đổi lấy các chương trình khuyến mãi đặc biệt và giảm giá.
4. Chuyển Đổi Chất Thải Thành Năng Lượng (WtE)
Chuyển đổi chất thải thành năng lượng (WtE) tái chế chất thải đô thị, công nghiệp và nông nghiệp thông qua quá trình đốt cháy có kiểm soát ở nhiệt độ cao. Nó sản xuất ra các sản phẩm phụ năng lượng sạch (ví dụ: nhiệt và điện). Trên quy mô lớn, các công nghệ WtE có thể giúp làm cho các nguồn tài nguyên năng lượng thay thế trở nên dễ tiếp cận hơn.
Mặc dù WtE và gasification theo cùng một quá trình và sản xuất ra cùng các sản phẩm phụ, nhưng cần lưu ý rằng chúng sử dụng các công nghệ khác nhau. Gasification đốt nóng các vật liệu chất thải trong điều kiện oxy hạn chế, trong khi WtE trực tiếp đốt cháy các vật liệu tái chế. Ngoài ra, WtE không thể sản xuất syngas.
5. Tái Chế Pin Lithium-Ion
Các gói pin xe cũ bị vứt bỏ
Với sự phụ thuộc ngày càng tăng của xã hội vào các thiết bị điện như điện thoại thông minh, xe máy điện và xe điện, nhu cầu về pin lithium-ion đang tăng đều đặn.
IEA báo cáo rằng nhu cầu về xe điện đã tăng từ 330 lên 550 GWh vào năm 2022. Và mặc dù pin lithium-ion có thể ít gây hại hơn so với nhiên liệu hóa thạch, việc sản xuất hàng loạt chúng sẽ vô tình khởi động thêm nhiều dự án khai thác.
Cách tiếp cận tốt nhất là tuân theo các hệ thống tái chế bền vững hơn. Các cơ sở xử lý và tái chế pin nên thực hiện các quá trình này để các nhà sản xuất pin lithium-ion có thể ngừng phụ thuộc vào các vật liệu nguyên sinh.
Pyrometallurgy
Pyrometallurgy thuộc loại pyrolysis. Nó liên quan đến việc đốt nóng các pin đã qua sử dụng trong không gian nhiệt độ cao được kiểm soát với ít hoặc không có oxy. Các cơ sở tái chế có thể chiết xuất các kim loại đất hiếm sau khi phân hủy. Nhược điểm chính của pyrometallurgy là nó thải ra oxit nitơ và lưu huỳnh trong quá trình đốt nóng, và các cơ sở cần kiểm soát các khí thải này.
Hydrometallurgy
Hydrometallurgy là quá trình ngược lại với pyrometallurgy. Đây là một quá trình nhiệt độ thấp hòa tan các pin đã qua sử dụng trong một dung dịch đặc biệt. Các cơ sở tái chế cũng chiết xuất các kim loại đất hiếm sau khi phân hủy. Vấn đề lớn nhất với hydrometallurgy là nó sản xuất nước thải, mà các cơ sở phải xử lý an toàn và cẩn thận.
Direct Recycling
Tái chế trực tiếp là một quá trình cơ học trong đó các pin đã hỏng được tái chế và phục hồi. Đây là một hệ thống rẻ tiền và dễ tiếp cận. Chỉ cần lưu ý rằng các pin đã được phục hồi không còn phù hợp với chức năng ban đầu của chúng – bạn chỉ có thể sử dụng chúng như nguồn điện dự phòng.
Hãy đóng góp phần của bạn bằng cách biết cách xử lý pin đã hỏng. C&EN báo cáo rằng chỉ có năm phần trăm pin lithium-ion được tái chế vì người tiêu dùng và nhà sản xuất theo các phương pháp xử lý cẩu thả.
1. Tái chế cơ học và tái chế hóa học khác nhau như thế nào?
Tái chế cơ học sử dụng các phương pháp vật lý để tái sử dụng vật liệu, giữ nguyên cấu trúc hóa học của chúng. Tái chế hóa học phá vỡ chất thải thành các monomer và tái sử dụng chúng để tạo ra các sản phẩm mới, không giữ nguyên hình dạng ban đầu của chất thải.
2. Pyrolysis, gasification và solvolysis có điểm gì khác biệt?
Pyrolysis đốt nóng chất thải ở nhiệt độ cao không có oxy, chuyển đổi chúng thành dầu sinh học, syngas hoặc than. Gasification đốt nóng chất thải ở nhiệt độ cao hơn với lượng oxy hạn chế, tạo ra nhiệt, điện và syngas. Solvolysis là quá trình nhiệt độ thấp hòa tan chất thải trong dung môi đặc biệt, tái chế polyester và polyurethane.
3. Máy bán hàng ngược hoạt động như thế nào?
Máy bán hàng ngược khuyến khích tái chế bằng cách cho phép người dùng gửi các vật liệu tái chế để đổi lấy phần thưởng như phiếu giảm giá, thẻ giảm giá hoặc tiền mặt. Máy sẽ tự động phân loại chất thải.
4. Chuyển đổi chất thải thành năng lượng (WtE) có lợi ích gì?
WtE tái chế chất thải thành năng lượng sạch như nhiệt và điện, giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch và làm cho các nguồn tài nguyên năng lượng thay thế trở nên dễ tiếp cận hơn.
5. Tại sao tái chế pin lithium-ion lại quan trọng?
Tái chế pin lithium-ion giúp giảm nhu cầu về các vật liệu nguyên sinh và giảm thiểu tác động môi trường từ việc khai thác và sản xuất pin mới.
6. Các phương pháp tái chế pin lithium-ion bao gồm những gì?
Các phương pháp bao gồm pyrometallurgy (đốt nóng trong điều kiện oxy hạn chế), hydrometallurgy (hòa tan trong dung dịch đặc biệt) và tái chế trực tiếp (tái chế cơ học và phục hồi).
7. Làm thế nào để cải thiện tỷ lệ tái chế toàn cầu?
Để cải thiện tỷ lệ tái chế, cần có sự hợp tác giữa các hộ gia đình, các thực thể tư nhân, NPOs và các cơ quan chính phủ để áp dụng các công nghệ tái chế hiệu quả và tích hợp chúng vào các chính sách quản lý chất thải.
Công Nghệ Sẽ Tiếp Tục Cải Thiện Hệ Thống Tái Chế
Tỷ lệ tái chế toàn cầu sẽ không cải thiện qua đêm. Các hộ gia đình, các thực thể tư nhân, NPOs và các cơ quan chính phủ phải nỗ lực sử dụng các công nghệ tái chế hiệu quả và cố gắng tích hợp chúng vào các chính sách quản lý chất thải địa phương. Quá nhiều hệ thống phân loại tiên tiến vẫn chưa được sử dụng đúng mức. Chỉ cần lưu ý rằng các hệ thống tái chế hiệu quả chỉ giảm thiểu những thiệt hại từ vấn đề chất thải ngày càng tăng của xã hội. Mọi người vẫn nên tập trung vào việc loại bỏ các sản phẩm nhựa sử dụng một lần.
