Chai PET thành vật liệu chế tạo siêu tụ điện
Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Yun Hang Hu (Đại học Công nghệ Michigan) phát triển được phương pháp mới để tái chế nhựa PET từ chai bỏ đi thành linh kiện siêu tụ điện - thiết bị lưu trữ và giải phóng năng lượng nhanh chóng.
Theo ông Yun: “Vật liệu PET được sử dụng để sản xuất hơn 500 tỉ chai nước uống dùng một lần mỗi năm, tạo ra lượng lớn rác thải nhựa đem lại thách thức lớn về môi trường. Siêu tụ điện sản xuất bằng PET có tiềm năng to lớn cho nhiều ứng dụng đa dạng trong hệ thống giao thông vận tải, ô tô, thiết bị điện tử và tiêu dùng, cũng như các lĩnh vực công nghiệp hay lĩnh vực chuyên dụng”.
Từ PET thành carbon dẫn điện
Chuyển đổi PET thành carbon dẫn điện là phương pháp chế tạo linh kiện siêu tụ điện một cách bền vững. Siêu tụ điện dựa vào điện cực carbon cấu trúc mạng lưới lỗ rỗng lưu trữ năng lượng hiệu quả và liên tục.
Đầu tiên nhóm nghiên cứu cắt chai nhựa thành hạt nhỏ như hạt couscous (lương thực tại châu Phi) rồi thêm canxi hydroxide, đun nóng hỗn hợp đến gần 700 độ C biến PET thành carbon cấu trúc mạng lưới lỗ rỗng. Tiếp theo họ kết hợp chúng với muội than cùng chất kết dính polymer tạo nên lớp điện cực mỏng.
Còn để làm lớp điện môi, PET được cắt thành mảnh phẳng nhỏ cỡ con tem rồi đục lỗ bằng kim loại nóng, tối ưu hóa dòng điện chạy qua chất điện phân lỏng.
Ô nhiễm nhựa là cuộc khủng hoảng toàn cầu ngày càng trầm trọng. Mỗi năm có hơn 500 tỉ chai nhựa dùng một lần được sản xuất, trong đó hàng triệu chai bị thải ra bãi rác, ra sông ngòi hay đại dương. Nhựa mất hàng trăm năm mới phân hủy nên gây hại cho sinh vật biển và hệ sinh thái. Tỷ lệ tái chế hiện còn rất thấp, với chỉ 9% rác thải nhựa trên toàn cầu trở thành sản phẩm khác.
Phương pháp của nhóm ông Yun là giải pháp thiết thực. Sử dụng chai nhựa chế tạo linh kiện siêu tụ điện không chỉ giúp giảm thiểu rác thải đưa đến bãi chôn lấp mà còn cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng bền vững hiệu suất cao. Siêu tụ điện làm từ PET giữ lại 79% điện dung (cao hơn 78% của tụ điện dùng lớp điện môi sợi thủy tinh), rẻ hơn thiết bị thông thường và hoàn toàn có thể tái chế.
Theo ông Yun, nghiên cứu sẽ mở ra cơ hội cho các công nghệ lưu trữ năng lượng tuần hoàn. Siêu tụ điện bằng PET nếu tối ưu hóa hơn nữa sẽ ra mắt thị trường trong 5 - 10 năm tới.