Hiện nay, hành tinh của chúng ta đang phải đối mặt với tình trạng rác thải nhựa tràn lan khắp nơi: từ đất, không khí, đến ao hồ, sông ngòi, biển cả và các đại dương. Dù trên toàn thế giới, các nhà sản xuất luôn kêu gọi “Giảm thiểu, Tái sử dụng và Tái chế”, nhưng lượng rác thải nhựa vẫn không ngừng gia tăng với tốc độ trung bình là 9% mỗi năm.
Việc tái sử dụng rác thải nhựa để làm vật liệu cho bê tông nhựa asphalt lát đường đang được xem là một giải pháp rất hữu ích, không chỉ giúp giảm chi phí xây dựng, tăng độ bền cho mặt đường mà còn góp phần tích cực vào việc giảm thiểu ô nhiễm nhựa trong môi trường.
Nhận diện vấn đề
Mục lục
Trước đây, phần lớn các tuyến đường mềm thường được phủ một lớp bê tông nhựa asphalt (bê tông asphalt hoặc bê tông nhựa nóng, AC). Loại bê tông này là hỗn hợp từ các nguyên liệu như đá, cát, bột khoáng và nhựa đường (bitum) để tạo nên mặt đường mềm.
Đường nhựa composite, hay còn gọi là plastic road, là loại đường được xây dựng từ vật liệu tổng hợp có nhựa, kết hợp với các thành phần xây dựng khác. So với các tuyến đường truyền thống sử dụng bê tông nhựa thông thường, đường nhựa composite có thêm thành phần nhựa, giúp giảm chi phí, đồng thời có khả năng chống mòn tốt hơn. Hiện nay, nhiều quốc gia đã áp dụng giải pháp tái chế nhựa này, như Anh, Ấn Độ, Hoa Kỳ và Úc.
Tại Việt Nam, vào tháng 9/2019, Công ty Dow Việt Nam sẽ hoàn thành và đưa vào sử dụng tuyến thí điểm đường nhựa composite dài 1km trong khu công nghiệp DEEP C, cảng Đình Vũ, Hải Phòng.
Quá trình phát triển của bê tông nhựa MR6 từ rác thải nhựa
Trong thời gian làm việc tại một tổ chức từ thiện ở miền nam Ấn Độ, kỹ sư Toby McCartney đã tình cờ phát hiện rằng khi đốt cháy, rác thải nhựa tan chảy và đổ vào các lỗ thủng, ổ gà trên mặt đường, giúp làm phẳng bề mặt và cải thiện độ bền của con đường.
Sau khi trở về Scotland, McCartney cùng hai người bạn đã sáng lập công ty MacRebur, nơi ông giữ vai trò giám đốc điều hành, chuyên nghiên cứu và phát triển một loại vật liệu làm đường thân thiện hơn được tổng hợp mới từ nhựa tái chế.
Theo tờ Daily Record của Scotland, kể từ khi thành lập, công ty MacRebur đã cung cấp vật liệu thảm đường từ nhựa tái chế để xây dựng nhiều tuyến đường ở 50 quốc gia trên thế giới.
Tại Việt Nam, Tổ hợp công nghiệp DEEP C ở cảng Đình Vũ, Hải Phòng, đã hợp tác với Công ty Dow Việt Nam để thử nghiệm 1km đường từ vật liệu thảm đường MR6 từ rác thải nhựa, trong khuôn viên khu công nghiệp. Chất thải nhựa tái chế chủ yếu bao gồm bao bì nhựa dẻo đã qua sử dụng.
Dự kiến, để hoàn thiện 1km đường, cần sử dụng khoảng 4 tấn bao bì nhựa, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Công nghệ bê tông thảm đường pha nhựa MR6 này đã được kiểm định bởi trường Đại học Hàng hải Việt Nam, và sau khi kiểm tra, đánh giá sẽ được so sánh với công nghệ bê tông nhựa truyền thống nhằm mở rộng ứng dụng trong tương lai.
Ứng dụng của bê tông MR6 từ rác thải nhựa trong giao thông
Đây là một loại vật liệu với thành phần mới thân thiện với môi trường hơn, hiện đang được nghiên cứu, thử nghiệm và ứng dụng thực tế trong làm đường và trong ngành giao thông vận tải nói chung.
Thành phần, tính chất bê tông nhựa từ rác thải nhựa và hắc ín
Về lý thuyết, quy trình chế tạo vật liệu nhựa thảm đường tổng hợp – bê tông nhựa MR6 – khá đơn giản, bao gồm các bước: thu gom nhựa thải, làm sạch, băm nhựa thành các mảnh nhỏ đồng đều, nấu chảy nhựa ở nhiệt độ 150-180°C, sau đó trộn với cốt liệu nóng gồm đá, cát, bột khoáng, và hắc ín để tạo ra thành phẩm.
Do có cấu tạo hóa học là hydrocarbon, nhựa từ rác thải khi tan chảy sẽ hòa trộn và kết dính dễ dàng với hắc ín, giúp ngăn hỗn hợp bị phân tán ra môi trường.
Hiện tại, nhựa thải đã thay thế từ 6 đến 20% hắc ín trong vật liệu thảm đường tổng hợp và đang được nghiên cứu để có thể thay thế lên đến 50% với bê tông nhựa MR6.
Công ty MacRebur Gordon Reid đã phát triển nhiều loại vật liệu nhựa thảm đường tổng hợp, với tên gọi MR6, để thích ứng với các môi trường khác nhau: ở Trung Đông, vật liệu cần độ bền cao hơn để chống biến dạng do nhiệt độ; còn ở các vùng lạnh như Canada hoặc Scotland, nhựa đường cần mềm dẻo hơn để tránh tình trạng đóng băng. Nhìn chung, bê tông nhựa MR6 được đánh giá có chất lượng vượt trội hơn 60% và tuổi thọ cao gấp 10 lần so với các loại nhựa đường truyền thống.
Ứng dụng gia cố đường của bê tông nhựa MR6 (plastic pins)
Tại Hoa Kỳ, nhựa đã được tận dụng rộng rãi trong việc bảo trì đường bộ. Với công nghệ tái chế rác thải nhựa từ các bãi chôn lấp, Giáo sư Sahadat Hossain, Giám đốc Viện Chất thải Rắn Bền vững tại Đại học Texas, Arlington, đã sử dụng các cọc ghim khổng lồ làm từ nhựa tái chế để gia cố đất, giữ cho các sườn dốc của đường cao tốc ổn định và bền vững.
Giáo sư Hossain cho biết: “Kỹ thuật đóng cọc nhựa tái chế đã được triển khai thành công trong nhiều dự án ổn định sườn dốc đường cao tốc ở các bang như Texas, Iowa và Missouri. Chỉ cần ba đến bốn phút để đóng một cọc xuống đất, giúp khu vực đất không ổn định được gia cố vững chắc.”
Mỗi cọc nhựa tái chế tận dụng khoảng 500 chai nhựa, và tại mỗi khu vực gia cố, trung bình cần khoảng 600 cọc, tương đương 300.000 chai nhựa được thu gom từ các bãi rác.
Đánh giá
Rác thải nhựa đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng cho môi trường toàn cầu. Hội đồng Môi trường Liên Hợp Quốc (UNEA) và Quỹ Hoang dã Thế giới (WWF) đã cảnh báo rằng, vào năm 2030, sẽ có thêm 104 triệu tấn nhựa gây ô nhiễm sinh thái, và đến năm 2050, lượng rác nhựa trong các đại dương sẽ vượt qua số lượng cá.
Trong cuộc sống hiện đại, sản phẩm nhựa đã trở thành nhu yếu phẩm không thể thiếu, từ vật chứa thực phẩm, nước uống, đến các sản phẩm đóng gói và dụng cụ gia đình. Vì vậy, trong khẩu hiệu 3R, tức là Hạn chế – Tái sử dụng – Tái chế, việc tái chế được xem là giải pháp hiệu quả và khả thi nhất.
Công ty MacRebur Gordon Reid ước tính rằng việc thảm 1 km đường bằng bê tông nhựa MR6 có thể giúp tái chế khoảng 4 tấn bao bì nhựa dẻo thải. Theo Giáo sư Sahadat Hossain từ Đại học Texas, mỗi cọc nhựa tái chế cần khoảng 500 chai soda, và một khu vực gia cố nền đất có thể sử dụng khoảng 600 cọc, tương đương với 300.000 chai nhựa thải, giúp giảm đáng kể lượng rác thải khó phân hủy.
Trong khi các nhà khoa học và chuyên gia môi trường lo ngại về tốc độ phân hủy rất chậm của rác nhựa, từ 50 đến 600 năm, thì các nhà sản xuất bê tông từ rác thải nhựa lại tận dụng tính chất này để tạo ra vật liệu xây dựng cho cầu đường bền hơn.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc sử dụng bê tông thảm đường từ rác nhựa tái chế cũng có thể gây ô nhiễm. Tiến sĩ Vasudevan khuyến cáo chỉ nên dùng nhựa polypropylen (PP), polystyren (PS) và polyethylen (PE) cho sản xuất bê tông, trong khi nên tránh sử dụng PVC (polyvinyl clorua), vì khi phân hủy nhiệt, PVC có thể thải ra các khí độc hại.
Hơn nữa, các sản phẩm nhựa không chỉ bao gồm hydrocarbon mà còn chứa nhiều phụ gia hóa học khác nhằm làm mềm dẻo, chống lão hóa do nhiệt hoặc ánh sáng, cũng như tạo màu sắc và khả năng chống cháy, và những chất này có thể gây ô nhiễm môi trường.
Thay lời kết
Như một đồng xu có hai mặt, phương pháp tái chế rác thải nhựa thành bê tông thảm đường cũng vậy. Tuy nhiên, với nhiều lợi ích, tính khả thi cao và nhu cầu lớn, công ty thi công thảm bê tông nhựa nóng tại Hà Nội T&C hy vọng rằng bê tông nhựa MR6 sẽ sớm được áp dụng rộng rãi trong tương lai trên thế giới cũng như tại Việt Nam.
Bài viết được tổng hợp từ nghiên cứu của TS.BS Trần Bá Thoại – Uỷ viên BCH Hội Nội tiết Việt Nam