Đột phá KHCN - Đổi mới sáng tạo.

Các nhà khoa học Italy và Bangladesh phát triển phương pháp tái chế lốp xe hết hạn thành tấm cao su 100% tái chế mà không cần phụ gia hay gia nhiệt bên ngoài, góp phần giảm nguy cơ phát tán vi nhựa.

Nghiên cứu do nhóm tác giả Anna Gobetti (Đại học Brescia, Italy) và cộng sự thực hiện, vừa công bố trên tạp chí Recycling, giới thiệu phương pháp cán nguội (cold calendering) để biến bột cao su từ lốp xe hết hạn sử dụng thành các tấm cao su liền khối chỉ nhờ lực ma sát cơ học.

Theo nhóm nghiên cứu, quy trình không sử dụng phụ gia hóa học, chất khử lưu hóa hay nguồn nhiệt bên ngoài. Trong quá trình cán, nhiệt sinh ra từ ma sát, khoảng 70°C, đủ để các hạt cao su liên kết với nhau thành vật liệu liền khối.

Mỗi năm, thế giới thải ra hơn một tỷ lốp xe, riêng châu Âu khoảng 3,9 triệu tấn. Do cao su lốp xe đã được lưu hóa nên rất khó tái chế bằng các phương pháp thông thường. Hiện phần lớn lốp xe thải được xử lý bằng cách thu hồi năng lượng hoặc nghiền thành bột cao su để sử dụng trong một số sản phẩm.

Tuy nhiên, hướng tái chế này đang chịu áp lực từ các quy định mới của Liên minh châu Âu (EU). Từ năm 2031, vật liệu độn làm từ cao su tái chế dùng cho sân cỏ nhân tạo sẽ bị cấm theo lộ trình hạn chế vi nhựa, buộc ngành tái chế phải tìm kiếm các ứng dụng thay thế có giá trị cao hơn.

Trong nghiên cứu, bột cao su được chia thành ba nhóm kích thước hạt trước khi đưa qua máy cán hai trục quay ngược chiều. Sau khoảng 40 phút xử lý, tương đương 450-500 lượt cán, các hạt cao su rời rạc kết dính thành tấm vật liệu có thể cầm nắm mà không bị bong tách.

Kết quả cho thấy kích thước hạt ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng sản phẩm. Các mẫu sử dụng hạt mịn có mật độ liên kết ngang cao hơn khoảng 18% so với hai nhóm còn lại, đồng thời đạt độ cứng và mô đun đàn hồi lớn hơn.

Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy các hạt cao su gần như hòa vào một nền vật liệu liên tục, không còn ranh giới rõ rệt giữa các hạt. Độ bền kéo của vật liệu đạt khoảng 1,6-1,8 MPa, thấp hơn công nghệ thiêu kết nhiệt nhưng đủ cho nhiều ứng dụng không yêu cầu khả năng chịu lực cao.

Bên cạnh ưu điểm về quy trình đơn giản và tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu cũng ghi nhận một hạn chế. Thử nghiệm rửa trôi cho thấy khi kích thước hạt giảm, lượng kẽm hòa tan trong nước tăng lên đáng kể do diện tích bề mặt tiếp xúc lớn hơn. Điều này cho thấy cần đánh giá thêm trước khi sử dụng vật liệu trong các sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với đất hoặc nước.

Theo nhóm nghiên cứu, việc chuyển cao su từ dạng hạt sang dạng tấm liền khối có thể giúp giảm nguy cơ phát tán vi nhựa so với các vật liệu dạng hạt đang được sử dụng hiện nay. Tuy vậy, vật liệu vẫn có khả năng sinh vi nhựa nếu chịu mài mòn mạnh trong quá trình sử dụng.

Nhóm tác giả cho rằng phương pháp cán nguội phù hợp để sản xuất các tấm ốp phi kết cấu, vật liệu giảm rung, tấm chắn bảo vệ và nhiều sản phẩm kỹ thuật khác. So với công nghệ thiêu kết nhiệt, phương pháp này có ưu thế về mức tiêu thụ năng lượng, quy trình đơn giản và vẫn duy trì 100% hàm lượng cao su tái chế.

Nghiên cứu được kỳ vọng sẽ mở thêm một hướng xử lý lốp xe hết hạn sử dụng, đáp ứng các yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt về môi trường, đồng thời thúc đẩy phát triển kinh tế tuần hoàn trong ngành công nghiệp cao su.

Nguồn: Gobetti, A.; Cornacchia, G.; Dey, K.; Ramorino, G. "Impact of Particle Size on Properties of 100% Recycled End-of-Life Tire Rubber Sheets from Calendering." Recycling 2025, 10, 207. https://doi.org/10.3390/recycling10060207 (Giấy phép Creative Commons Attribution CC BY 4.0)