Đột phá công nghệ "Make in Japan": Bắn phá được loại vật liệu tồn tại 1000 năm, bếp nhà nào cũng có

Trong một động thái mang tính đột phá hướng tới quản lý chất thải bền vững, các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã phát triển công nghệ chùm electron đột phá có khả năng tái chế hiệu quả Polytetrafluoroethylene (PTFE) - thường được gọi là Teflon.

Phương pháp đột phá này giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và hứa hẹn sẽ tạo ra tác động mang tính chuyển đổi đối với hoạt động tái chế toàn cầu.

Kỹ thuật tiên tiến "Make in Japan" này sử dụng công nghệ chùm tia electron đột phá để phân hủy hiệu quả loại vật liệu nổi tiếng là bền bỉ này.

Độ bền vốn có nhờ các liên kết carbon-flo mạnh mẽ, PTFE được xếp vào nhóm PFAS - "hóa chất vĩnh cửu".

Hóa chất vĩnh cửu là các hợp chất nhân tạo được sử dụng rộng rãi trong sản phẩm gia dụng và công nghiệp. PFAS có thể tồn tại trong môi trường lên đến 1000 năm mà không phân hủy. Những hóa chất này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, tích tụ trong môi trường, máu, mô và xương, gây tổn hại cho gan, phổi, và lâu dài có thể dẫn đến ung thư, rối loạn tuyến giáp, cũng như ảnh hưởng đến sự phát triển của trẻ.

Việc Nhật Bản phát triển công nghệ tái chế PTFE không chỉ hứa hẹn những lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào cuộc chiến toàn cầu chống lại ô nhiễm môi trường và tác động xấu đến sức khỏe con người do "hóa chất vĩnh cửu" gây ra.

Công nghệ chùm tia electron bắn phá PTFE thế nào?

Công nghệ chùm tia điện tử là công nghệ tiên phong trong các kỹ thuật tái chế hiện đại, đặc biệt đối với các vật liệu như PTFE.

Phương pháp này tận dụng nhiệt độ vừa phải kết hợp với chiếu xạ chùm tia điện tử để phá vỡ cấu trúc bền chắc của PTFE. Ban đầu, kết quả ở nhiệt độ phòng khá khiêm tốn, chỉ đạt tỷ lệ phân hủy 10%.

Tuy nhiên, ở nhiệt độ 270°C, hiệu suất phân hủy tăng đáng kể lên 86% và đạt được sự phân hủy hoàn toàn ở 370°C. Quá trình chuyển đổi này biến PTFE rắn thành các sản phẩm phụ dạng khí như fluorocarbon oxy hóa và perfluoroalkane - có thể được tái sử dụng trong sản xuất hóa chất.

Hiệu suất năng lượng của phương pháp này đánh dấu một bước chuyển mình so với phương pháp nhiệt phân truyền thống vốn tiêu tốn nhiều năng lượng.

Tiến sĩ Akira Idesaki, nhà nghiên cứu chính cấp cao, chỉ ra, kỹ thuật này giảm nhu cầu năng lượng từ 2,8 xuống còn 4 MWh/tấn, không chỉ bền vững hơn mà còn khả thi cho các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn.

Lợi ích kép của cải tiến này - nâng cao hiệu quả tái chế và giảm mức tiêu thụ năng lượng - càng khẳng định tiềm năng cách mạng hóa ngành công nghiệp tái chế của nó.

Để giải quyết những thách thức môi trường do "hóa chất vĩnh cửu" gây ra, các công nghệ như tái chế PTFE bằng chùm tia electron mang đến một hướng đi đầy hứa hẹn.

Polytetrafluoroethylene (PTFE) không hề xa lạ

Polytetrafluoroethylene (PTFE) nhìn có vẻ xa lạ nhưng thực tế lại là vật liệu thường được ứng dụng trong vật dụng tại căn bếp của chúng ta như chảo/nồi chống dính...

Đây là một loại polymer fluorocarbon có đặc tính nổi bật như sau:

Nhờ những đặc tính nổi bật kể trên, PTFE được ứng dụng rộng rãi như làm lớp phủ chống dính cho dụng cụ nấu ăn (chảo, nồi); vật liệu cách điện trong ngành điện tử; ống dẫn, gioăng, và van trong công nghiệp hóa chất; vật liệu trong y tế, như ống dẫn hoặc mô cấy, do tính trơ sinh học.

Có một điểm lưu ý, PTFE an toàn trong điều kiện sử dụng bình thường, nhưng khi bị đốt nóng quá 260°C, nó có thể phân hủy và sinh ra khí độc.