Phát minh ‘hẹn giờ’ cho nhựa tự phân huỷ làm chấn động giới khoa học, tiềm năng giải quyết vấn đề hóc búa bậc nhất hành tinh

Điểm đáng chú ý là công nghệ này không dùng hóa chất mới, mà dựa trên việc sắp xếp lại cấu trúc phân tử của polymer.

Theo nhóm nghiên cứu, nhựa thông thường có cấu trúc rất bền. Trong khi đó, các polymer tự nhiên như DNA, RNA hay protein đều có vòng đời hữu hạn. Chúng tồn tại, thực hiện chức năng, rồi tự phân rã theo thời gian. Từ nguyên lý này, nhóm Rutgers muốn tạo ra loại nhựa tổng hợp có “thời hạn sử dụng” tương tự.

Nhóm nghiên cứu cho biết polymer tự nhiên có những liên kết yếu, dễ bị phá vỡ khi tiếp xúc với nước, ánh sáng hoặc thay đổi hóa học nhỏ. Nhựa tổng hợp cũng có những liên kết như vậy, nhưng hình dạng của chúng khiến các liên kết không thể tách ra.

Từ đó, các nhà khoa học đặt câu hỏi: Điều gì xảy ra nếu họ “gấp” cấu trúc phân tử theo cách khiến những liên kết yếu này tách ra đúng lúc cần thiết?

Họ sử dụng kỹ thuật gọi là “định dạng trước cấu trúc”, giúp phân tử được gấp theo một hình dạng cố định. Khi gặp điều kiện thích hợp, liên kết sẽ tự tách ra. Có thể hình dung giống như tạo một nếp gấp trên tờ giấy, khi có lực tác động, giấy rách đúng theo nếp đã tạo.

Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này không cần đến vật liệu lạ hoặc hóa chất nguy hiểm. Vì vậy, chúng có thể ứng dụng vào các sản phẩm nhựa dùng ngắn hạn như bao bì thực phẩm, hộp đựng, đồ dùng một lần. Nhựa có thể giữ nguyên hình dạng trong vài giờ, sau đó bắt đầu phân rã trong những ngày tiếp theo.

Với các sản phẩm bền hơn như linh kiện xe hơi hay vật liệu xây dựng, loại nhựa này có thể được thiết kế để tồn tại hàng chục năm trước khi bắt đầu phân hủy khi tiếp xúc với môi trường.

Nhóm nghiên cứu cho biết vật liệu mới có thể kích hoạt quá trình phân hủy bằng ánh sáng hoặc ion kim loại, giống như một công tắc bật/tắt.

Tuy nhiên, đến nay, công nghệ mới chỉ được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Cần thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá độ an toàn, khả năng tích hợp vào sản phẩm nhựa thương mại và tương thích với quy trình sản xuất công nghiệp.

Dù vậy, nhóm Rutgers nhận định đây là “bộ công cụ” mới để tái thiết kế nhựa mà không phải thay đổi nền tảng hóa học của vật liệu.

Theo Interesting Engineering