Vi nhựa (đường kính tối đa ≤5mm) có mặt ở khắp mọi nơi và độc tính tiềm ẩn của chúng đang ngày càng thu hút sự chú ý trên toàn thế giới. Hiện nay có hai cách tiếp cận chính để giảm ô nhiễm vi nhựa: một là giảm tiêu thụ nhựa và phát sinh rác thải nhựa ngay từ nguồn, và cách còn lại là tăng cường tái chế và xử lý rác thải nhựa. Tuy nhiên, cả hai con đường đều đầy rẫy khó khăn. Là một phương pháp xử lý, đốt rác thải và thu hồi năng lượng hiện chiếm tỷ trọng lớn trong các hệ thống xử lý chất thải rắn ở cả các nước phát triển và đang phát triển.
Người ta tin rằng đốt rác có thể loại bỏ vĩnh viễn rác thải nhựa, cuối cùng chuyển đổi polyme thành carbon dioxide và các mảnh vô cơ. Nhưng nghiên cứu mới nhất cho thấy vẫn còn vật liệu chưa cháy trong xỉ được tạo ra sau quá trình đốt, có thể chảy ngược vào môi trường thông qua việc tái sử dụng (làm gạch, lát đường, v.v.) hoặc đổ thải.
Bản đồ đốt rác | Ảnh: Pixabay
Để xác minh liệu việc đốt rác có thể loại bỏ hoàn toàn vi nhựa hay không và đánh giá lượng vi nhựa được vận chuyển vào môi trường qua xỉ, bài viết "Liệu việc đốt rác có phải là kẻ hủy diệt nhựa và vi nhựa?" đã được công bố trên tạp chí Journal of Hazardous Materials năm 2021. Trong nghiên cứu "Liệu quá trình đốt có phải là phương pháp tiêu diệt nhựa và vi nhựa không?", một nhóm học giả Trung Quốc đã lần đầu tiên chiết xuất và xác định được vi nhựa trong xỉ lò đốt rác thải.
Tạp chí Vật liệu nguy hiểm Hình ảnh tạp chí | khoa học trực tiếp
Nghiên cứu đã thu thập xỉ từ 16 nhà máy đốt rác thải và một trung tâm xử lý xỉ tại tám thành phố khác nhau ở Trung Quốc. Trong số 16 nhà máy đốt rác, 12 nhà máy sử dụng lò đốt ghi và 4 nhà máy sử dụng lò đốt tầng sôi. Trong số 17 điểm lấy mẫu, có 7 điểm phục vụ cho các khu vực đã triển khai phân loại rác thải tại nguồn, trong khi 10 điểm còn lại vẫn chưa triển khai. Rác thải đưa vào nhà máy đốt chủ yếu là rác thải sinh hoạt, một số rác thải công nghiệp, rác thải thương mại, rác thải xây dựng, phá dỡ, bao bì, ống nhựa, vật liệu chống thấm, giấy dán tường cũng lẫn trong rác thải sinh hoạt. Công suất xử lý hàng ngày của lò ghi là 330 đến 867 tấn/ngày, và của lò tầng sôi là 350 đến 400 tấn/ngày. Tỷ lệ sản xuất xỉ của lò ghi là 15~25%, cao hơn so với lò tầng sôi (8~10%). Các nhà máy đốt rác được chọn để nghiên cứu đều được xây dựng mới hoặc nâng cấp trong thập kỷ qua. Chúng có công nghệ tiên tiến và có thể đóng vai trò đại diện cho các nhà máy đốt rác tiêu biểu ở Trung Quốc.
Trong quá trình vận hành lò đốt ổn định, tổng cộng đã lấy mẫu 31 đống xỉ và chất lượng của mỗi mẫu đều như nhau. Thông qua một loạt các quy trình (bao gồm sấy khô, sàng lọc, xử lý dung dịch NaCl, siêu âm, rửa bằng nước khử ion, v.v.), các hạt nghi ngờ là vi nhựa trong mẫu xỉ đã được chiết xuất. Tất cả các hạt bị nghi ngờ là vi nhựa đều được chụp ảnh, ghi lại và xác định bằng công nghệ μ-FTIR, trong đó các hạt có kết cấu đồng nhất, không có cấu trúc tế bào, không bị vỡ khi dùng nhíp ấn và có đặc điểm tạo màu nhân tạo rõ ràng được xác định là vi nhựa. Nghiên cứu cũng tiến hành thử nghiệm tổn thất khi đốt trên các mẫu xỉ. Sau khi mẫu được loại bỏ kim loại và nghiền, mẫu được nung nóng để trải qua quá trình đốt cháy và lượng trọng lượng mất đi cuối cùng của phần còn lại được làm mát phản ánh hàm lượng vật liệu chưa cháy. Các điều kiện được kiểm soát chặt chẽ trong suốt quá trình thí nghiệm để tránh nhiễm bẩn từ nhựa bên ngoài.
Hình ảnh xỉ lò đốt | Quảng cáo Rem
Trong các mẫu xỉ, nghiên cứu phát hiện tổng cộng 892 hạt nghi là vi nhựa, trong đó có 276 hạt được xác định là vi nhựa. Độ phong phú trung bình của vi nhựa trong xỉ là 116±172 mảnh/kg. Độ phong phú của vi nhựa tại tất cả 13 vị trí lò nung là 125±180 n/kg. Vi nhựa được xác định ở hai trong bốn địa điểm lò nung tầng sôi, với hàm lượng là 84 ± 167 n/kg. Sự phong phú của vi nhựa trong các lò đốt ở những khu vực đã thực hiện phân loại nguồn thải (33±79 mảnh/kg) thấp hơn so với những khu vực không thực hiện (228±264 mảnh/kg) và sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê (p
Tổng cộng có chín loại nhựa được tìm thấy trong xỉ: polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), sợi polyester (PES), polyamide (PA), polystyrene (PS), polyvinyl clorua (PVC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyurethane (PU) và nhựa epoxy. Cả 12 mẫu từ lò nung đều chứa PE hoặc PP, chứng tỏ PE và PP là hai loại polyme được sản xuất và sử dụng rộng rãi nhất. Bao bì là nguồn thải nhựa chính. Tại các nhà máy đốt rác có lượng rác thải xây dựng đầu vào lớn, PS chiếm tỷ lệ cao vì chủ yếu được sử dụng làm bao bì và vật liệu xây dựng. Trong các mẫu lò đốt rác không được phân loại tại nguồn, các loại vi nhựa chính là PP và PS. Đối với các mẫu tro lò đốt được phân loại theo nguồn, PE có tỷ lệ vi nhựa cao nhất, tiếp theo là PET và PES; nguồn chính của vi nhựa PET và PES là hàng dệt may bị loại bỏ (sản phẩm sợi).
Vi nhựa được chia thành bốn loại theo hình dạng của chúng: hạt (43%), mảnh (34%), màng (18%) và sợi. Hạt là loại nhựa dày, không đều có chiều dài, chiều rộng và độ dày tương đối đồng đều; các mảnh vỡ có độ dày thấp hơn đáng kể so với hai chiều còn lại; màng phim là những vật thể phẳng trong suốt và mềm dẻo hơn các mảnh vỡ. Vi nhựa dạng hạt chủ yếu bao gồm PP, trong khi vi nhựa dạng mảnh chủ yếu bao gồm PE và PS, nguyên nhân có thể là do sử dụng bao bì quá mức. PET và PES chiếm 70% lượng sợi nhựa trên thế giới, khiến chúng trở thành những sợi vi nhựa chính trong xỉ. Các hạt vi nhựa dạng hạt và mảnh vụn trong xỉ có hình dạng không đều và có các cạnh thô, điều này cũng có nghĩa là các mảnh nhựa còn lại trong xỉ sẽ dần dần vỡ ra thành vi nhựa.
Hình ảnh vi nhựa do Cole Brookson của Phòng thí nghiệm Rochman cung cấp
Sự phân phối khí trong lớp sôi cho phép trộn đều chất thải với vật liệu nền (như cát silic, đá vôi, alumina hoặc vật liệu gốm) tốt hơn, giúp cải thiện hiệu suất truyền nhiệt và khả năng tiếp xúc. Do đó, tổn thất nhiệt của xỉ lò tầng sôi thấp hơn xỉ lò lò ghi, chứng tỏ lò tầng sôi có hiệu suất đốt chất thải cao hơn. Ngoài ra, mật độ của vật liệu nền sôi cao hơn hầu hết các loại nhựa thương mại và rác thải nhựa có mật độ nhỏ hơn vật liệu nền được lưu thông và đốt trong lò, dẫn đến hàm lượng vi nhựa trong xỉ lò sôi ít hơn. Do đó, hàm lượng vi nhựa trong xỉ lò sôi thấp hơn so với hàm lượng trong lò ghi.
Trong xỉ, vi nhựa dạng hạt chiếm phần lớn. Các nghiên cứu trước đây đã báo cáo rằng hình dạng chính của vi nhựa trong nước rỉ rác và phân hữu cơ lần lượt là dạng vảy và dạng mảnh, điều này cho thấy vi nhựa trong xỉ có thể khác đáng kể so với vi nhựa trong bãi chôn lấp và phân hữu cơ, có thể là do dạng vảy và mảnh phẳng dễ bị phá hủy khi đốt cháy hơn dạng hạt trong quá trình đốt. Hơn nữa, các vật dụng bằng nhựa có hình dạng khác ngoài dạng mảnh và vụn sẽ tan chảy một phần thành cục, cản trở quá trình truyền nhiệt bên trong, có thể khiến chúng vẫn nằm trong tro. Các hạt nhỏ có diện tích bề mặt lớn hơn, có thể tiếp xúc tốt hơn với không khí và truyền nhiệt hiệu quả hơn các hạt lớn. Do đó, hàm lượng vi nhựa trong xỉ tăng khi kích thước hạt giảm, điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về bãi chôn lấp, phân trộn và chất rắn tự nhiên.
Nghiên cứu này lần đầu tiên báo cáo về lượng vi nhựa được chiết xuất từ xỉ của các nhà máy đốt rác thải sinh hoạt tại đô thị và xác định lượng vi nhựa được chiết xuất từ xỉ của 12 lò đốt ghi lò, 1 trung tâm xử lý xỉ và 4 lò đốt tầng sôi ở Trung Quốc. Kết quả cung cấp bằng chứng thực nghiệm cho thấy việc đốt không thể chấm dứt rác thải nhựa và xỉ vẫn là nguồn tiềm ẩn của vi nhựa. Dạng chính của vi nhựa trong xỉ là các hạt, và loại chính là PP. Sự phong phú của vi nhựa tăng lên khi kích thước hạt giảm, cho thấy các mảnh nhựa có thể bị nghiền thành vi nhựa trong suốt quá trình đốt. Sự phong phú của vi nhựa tại các địa điểm tiến hành phân loại rác thải tại nguồn thấp hơn đáng kể so với các địa điểm không tiến hành phân loại, cho thấy việc phân loại rác thải tại nguồn có tác động tích cực đến việc quản lý vi nhựa. Sự phong phú của vi nhựa có mối tương quan nghịch với GDP bình quân đầu người, cho thấy sự phong phú của vi nhựa có liên quan chặt chẽ đến thành phần của chất thải. Người ta ước tính rằng mỗi tấn rác đưa vào lò đốt sẽ tạo ra từ 3,6 đến 102.000 hạt vi nhựa, do đó cần phải xem xét lại lượng phát thải vi nhựa từ hoạt động quản lý chất thải. Phát hiện của chúng tôi cung cấp bằng chứng thực nghiệm cho thấy đốt rác không phải là cách giải quyết tận gốc vấn đề rác thải nhựa và xỉ là nguồn tiềm ẩn phát thải vi nhựa vào môi trường.
Tài liệu tham khảo
1.Yang, Z., và cộng sự. "Liệu đốt có phải là cách tiêu diệt nhựa và vi nhựa không?" Tạp chí Vật liệu nguy hiểm (2020):123429.
-Kết thúc-
Sửa: Lòng trắng trứng, loại bỏ nhựa
