Tin thị trường và sản phẩm

Bảo Hiền tổng hợp

Nhóm nghiên cứu Ấn Độ sử dụng hỗn hợp choline clorua và urê để cắt các cầu lưu huỳnh trong cao su lốp thải. Dung môi có thể dùng lại và ít gây hại cho vi khuẩn. Khi kết hợp với vi khuẩn, lượng cao su bị phân hủy sau 28 ngày tăng gần 8 lần.

Hai công trình do nhóm của Utpal Roy tại Viện Công nghệ và Khoa học Birla, cơ sở Goa, Ấn Độ thực hiện. Công trình thứ nhất được đăng trên Results in Engineering ngày 18/2/2026. Công trình thứ hai, tiếp nối nghiên cứu này, được đăng trên RSC Advances ngày 18/5/2026.

Lốp xe được xử lý bằng lưu huỳnh để cao su có độ bền và độ đàn hồi cao. Tuy nhiên, các cầu lưu huỳnh liên kết các chuỗi polyme thành một mạng lưới bền chắc, khiến cao su khó tái chế và khó phân hủy. Theo các tài liệu được nhóm nghiên cứu dẫn lại, mỗi năm có từ 800 triệu đến hơn 1,5 tỷ chiếc lốp bị thải bỏ.

Một hướng xử lý là khử lưu hóa, tức cắt các cầu lưu huỳnh nhưng cố gắng giữ nguyên các chuỗi polyme chính. Nếu làm được điều này, cao su thải có thể được đưa trở lại làm nguyên liệu sản xuất.

Dung môi làm từ muối và urê

Nhóm nghiên cứu sử dụng một loại dung môi đặc biệt gọi là dung môi eutectic sâu, được tạo ra bằng cách trộn choline clorua với urê theo tỷ lệ mol 1:2. Khi đun nhẹ ở 65–70 độ C, hai chất rắn chuyển thành một chất lỏng trong suốt.

Choline clorua và urê đều là những hóa chất tương đối rẻ, ít độc và có khả năng phân hủy sinh học.

Bột cao su lốp được nghiền thành các hạt có kích thước khoảng 0,6 mm, sau đó ngâm trong dung môi theo tỷ lệ khối lượng 1:40 trong 24 giờ. Hỗn hợp tiếp tục được xử lý bằng sóng siêu âm trong 2 giờ rồi đun ở 180 độ C trong 45 phút.

Theo nhóm nghiên cứu, 180 độ C là mức nhiệt phù hợp. Nếu nhiệt độ thấp hơn, phản ứng diễn ra chậm; nếu cao hơn, mức độ khử lưu hóa tăng nhưng phản ứng trở nên kém chọn lọc, có nguy cơ làm đứt cả chuỗi polyme chính.

Cắt cầu lưu huỳnh nhưng ít làm hỏng chuỗi cao su

Sau xử lý, mật độ liên kết trong mạng lưới cao su giảm 30,3%, từ 10,0 xuống 6,97 × 10⁻⁵ mol/cm³. Lượng lưu huỳnh trên bề mặt các hạt cao su giảm khoảng 51%, trong khi lượng kẽm giảm gần 90%.

Khi phân tích toàn bộ vật liệu, lượng lưu huỳnh giảm khoảng 31–33%. Phân tích nhiệt cũng cho thấy năng lượng cần thiết để phân hủy vật liệu giảm từ 212 xuống khoảng 188 kJ/mol, cho thấy mạng lưới cao su đã trở nên lỏng hơn.

Phân tích theo biểu đồ Horikx cho thấy dung môi chủ yếu làm đứt các cầu lưu huỳnh thay vì phá vỡ các chuỗi polyme chính. Kích thước hạt cao su cũng gần như không thay đổi.

Dung môi đồng thời loại bỏ được một số chất phụ gia trong cao su. Dicyclohexylamine, một chất xúc tiến lưu hóa, giảm 85%. Chất chống oxy hóa BHT cũng giảm 85%, còn axit dehydroabietic giảm gần 70%. Trong khi đó, IPPD, một chất chống oxy hóa cùng nhóm với 6PPD, gần như không bị ảnh hưởng.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu chưa xác định được các chất bị loại bỏ đã bị phân hủy hoàn toàn hay chuyển thành những chất khác.

Dung môi có thể dùng lại

Sau khi xử lý cao su, nhóm lọc và thu hồi dung môi để sử dụng cho một mẻ cao su mới. Kết quả gần tương đương với lần đầu: mật độ liên kết trong mạng lưới cao su giảm 29,7%, còn lượng kẽm giảm khoảng 93%.

Theo tính toán ở quy mô phòng thí nghiệm, việc sử dụng lại dung môi giúp giảm khoảng 63% năng lượng và chi phí cho mẻ xử lý tiếp theo.

Nhóm nghiên cứu cho biết đây là nghiên cứu đầu tiên đánh giá khả năng sử dụng lại loại dung môi này trong quá trình khử lưu hóa cao su lốp. Tuy nhiên, dung môi chỉ có thể sử dụng hiệu quả trong hai chu kỳ. Sau đó, hiệu quả giảm và nhóm đề xuất xử lý dung môi bằng phương pháp phân hủy sinh học trong điều kiện có oxy.

Các thử nghiệm cũng cho thấy dung môi không tạo vùng ức chế quanh đĩa nuôi cấy E. coli và Shigella flexneri. Nồng độ ức chế tối thiểu cao hơn 128 mg/mL.

Theo phép thử phân hủy sinh học OECD 301D, dung môi mới bị phân hủy 74% sau 28 ngày, trong khi dung môi đã qua sử dụng đạt 71%.

Kết hợp với vi khuẩn, lượng cao su phân hủy tăng gần 8 lần

Trong công trình thứ hai, nhóm nghiên cứu tiếp tục sử dụng vi khuẩn Rhodococcus rhodochrous RPK1 để phân hủy cao su trong 28 ngày.

Cao su chưa qua xử lý chỉ mất 1,63% khối lượng. Trong khi đó, cao su đã được xử lý trước bằng dung môi mất 12,53% khối lượng, tức cao hơn 7,68 lần.

Mật độ liên kết trong mạng lưới cao su giảm 43,6% ở mẫu được xử lý kết hợp, so với 15,8% khi chỉ sử dụng vi khuẩn. Phần cao su có thể hòa tan cũng tăng từ 6,3% lên 17,3%.

Sau 14 ngày, số lượng vi khuẩn sống trên mẫu cao su đã được xử lý trước bằng dung môi cao hơn 43,9% so với mẫu cao su chưa xử lý.

Kết quả cho thấy việc dùng dung môi để phá bớt các cầu lưu huỳnh trước có thể giúp vi khuẩn tiếp cận và phân hủy cao su dễ dàng hơn.

Còn nhiều vấn đề cần giải quyết

Hai công trình hiện mới được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm. Tỷ lệ sử dụng dung môi là 1:40, nghĩa là để xử lý 1 kg cao su cần tới 40 kg dung môi, tương đương khoảng 21,5 kg choline clorua và 18,5 kg urê.

Theo giá hóa chất dùng trong phòng thí nghiệm mà nhóm nghiên cứu đưa ra, riêng lượng nguyên liệu này đã có giá khoảng 880 USD. Vì vậy, khả năng thu hồi và sử dụng lại dung môi sẽ là yếu tố quan trọng quyết định tính kinh tế của quy trình.

Các công trình cũng chưa đánh giá đầy đủ tính chất cơ học của cao su sau khi khử lưu hóa và lưu hóa lại. Do đó, chưa thể biết loại cao su này có thể được sử dụng để sản xuất lốp mới hay chủ yếu chỉ phù hợp với các sản phẩm có yêu cầu thấp hơn.

Ở công trình thứ hai, sau 28 ngày phần lớn cao su vẫn chưa bị phân hủy. Nhóm nghiên cứu cho rằng cần tiếp tục tối ưu quy trình, thử nghiệm ở quy mô lớn hơn và đánh giá thêm nhiều loại dung môi cũng như vi sinh vật khác.

Ngoài ra, các kết quả về hàm lượng lưu huỳnh và kẽm có sự khác biệt tùy theo phương pháp phân tích. Cả hai công trình đều do cùng một nhóm nghiên cứu thực hiện và hiện chưa có nghiên cứu độc lập kiểm chứng các kết quả này.