Hệ thống nhựa – chất dẻo chuyển hóa thành phân bón sau khi sử dụng

Rác thải nhựa là một trong những vấn đề môi trường gia tăng nhanh chóng nhất trên toàn cầu. Theo báo cáo "Triển vọng Nhựa Toàn cầu: Các kịch bản chính sách đến năm 2060" của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD), nếu các xu hướng hiện tại tiếp diễn, lượng nhựa tiêu thụ toàn cầu được dự báo sẽ tăng gần gấp ba lần – từ 460 triệu tấn vào năm 2019 lên 1,2 tỷ tấn vào năm 2060. Các phương thức hiện nay của chúng ta đang gặp khó khăn trong việc bắt kịp tốc độ gia tăng của lượng rác thải nhựa. Sẽ ra sao nếu có một phương pháp mới có thể biến toàn bộ lượng rác thải này thành những sản phẩm hữu ích?

Để giải quyết thách thức này, một nhóm nghiên cứu do Daisuke Aoki thuộc Khoa Sau đại học về Kỹ thuật, Đại học Chiba – phối hợp cùng Đại học Tohoku và Đại học Tokyo – đã phát triển một loại nhựa sinh học có thể chuyển hóa thành phân bón sau khi sử dụng. Khi được xử lý bằng dung dịch amoniac, một thành phần trong loại nhựa này có thể chuyển hóa về mặt hóa học thành isosorbide (ISB) và urê; các sản phẩm thu được từ quá trình này có thể được sử dụng để hỗ trợ sự phát triển của cây trồng.

Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã tìm ra cách tối đa hóa các ứng dụng tiềm năng của loại nhựa này bằng cách giảm độ cứng và độ giòn của nó. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports (18/8/2026), nhóm đã phát triển một chất hóa dẻo đa chức năng có nguồn gốc từ isosorbide; khi được thêm vào nhựa poly (isosorbide carbonate) (PIC), chất này giúp nhựa trở nên mềm hơn và có độ dẻo dai cao hơn gấp mười lần, đồng thời vẫn duy trì được khả năng chuyển hóa thành phân bón sau khi sử dụng.

Điều quan trọng là không chỉ polymer mà cả chất hóa dẻo cũng có thể được chuyển hóa thành các thành phần phân bón thông qua quá trình xử lý bằng amoniac. Khi nhựa được xử lý bằng dung dịch amoniac ở nhiệt độ 90°C trong 24 giờ, cả polymer và chất hóa dẻo đều bị phân hủy thành công.

Các loại nhựa phân hủy sinh học truyền thống thường bị phân hủy dần theo thời gian, do đó độ bền của sản phẩm bị hạn chế hơn. Ngược lại, loại vật liệu này có thể được sử dụng như nhựa thông thường mà không bị xuống cấp đáng kể. Và không cần lo lắng về việc nhựa đột ngột biến thành phân bón – quá trình này chỉ diễn ra khi có sự xử lý bằng amoniac, tức là khi sản phẩm nhựa đã kết thúc vòng đời sử dụng.

Một loại nhựa poly (isosorbide carbonate) (PIC) được tạo thành từ các đơn vị isosorbide (ISB) đã được kết hợp với chất hóa dẻo có nguồn gốc từ ISB để tăng độ dẻo dai. Quá trình xử lý bằng amoniac đã chuyển hóa loại nhựa này thành các thành phần phân bón giúp thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. Theo Daisuke Aoki, Đại học Chiba, Nhật Bản.

Ông Aoki chia sẻ: "Chúng ta đang đứng trước một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử ngành nhựa. Mặc dù các chiến lược hiện nay như cắt giảm và tái chế truyền thống rất quan trọng, nhưng chúng vốn mang tính 'thụ động' và không mang lại lợi ích chủ động cho môi trường. Chúng tôi muốn hướng tới việc đóng góp tích cực cho môi trường bằng cách thiết kế các loại vật liệu vừa giải quyết được vấn đề rác thải nhựa, vừa khắc phục tình trạng cạn kiệt tài nguyên và hỗ trợ nền nông nghiệp bền vững".

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng trực tiếp loại phân bón được sản xuất từ ​​nhựa - mà không cần qua công đoạn tách hay tinh chế - để trồng thành công cây mẫu Arabidopsis thaliana và loại rau ăn được là komatsuna (một giống thuộc loài Brassica rapa). Sự phát triển của các loại cây này tương đương với khi sử dụng phân bón urê thương mại. Nhóm nghiên cứu kỳ vọng rằng phương pháp này sẽ cho phép ứng dụng vật liệu nói trên vào các sản phẩm linh hoạt như màng phủ nông nghiệp, chậu ươm cây, túi nhựa và vật liệu đóng gói.

Ông Mizuhiko Nishida - Đại học Tohoku cho biết: "Những kết quả này rất hứa hẹn và có thể mở đường cho một thế hệ nhựa mới – loại vật liệu được xem như nguồn tài nguyên thay vì rác thải. Chúng tôi hình dung về một tương lai nơi rác thải nhựa từ nông nghiệp và sinh hoạt thường xuyên được tái chế".

Ông Aoki nói thêm: "Chúng tôi kỳ vọng nghiên cứu này sẽ dẫn đến một sự thay đổi tư duy căn bản, trong đó nhựa không còn bị coi là 'rác thải' mà là nguồn tài nguyên quý giá phục vụ sản xuất thực phẩm".

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Đại học Tohoku.