Thiết kế nhựa có thể dễ dàng tái sử dụng là một trong những cuộc tấn công chống lại vấn đề chất thải nhựa toàn cầu. Chỉ có khoảng 10% nhựa được sản xuất tái chế, theo một nghiên cứu năm 2017 của Science Advances. Nhưng vật liệu này rẻ và hữu ích đến mức hàng trăm triệu tấn vẫn cứ bị thải ra mỗi năm.

Trở ngại chính đối với việc tái chế nhựa là hầu hết các chất dẻo phân hủy thành các phân tử không hữu ích ngay lập tức. Việc biến những phân tử này thành nhựa hoặc thành một số sản phẩm khác đòi hỏi nhiều phản ứng hóa học, khiến cho quá trình tái chế kém hiệu quả hơn.

Và trong khi nhựa tự phân hủy đã trở nên phổ biến trong những năm gần đây, chúng chỉ phân hủy nếu có đúng loại vi khuẩn cần thiết. Và như thường thấy, các loại nhựa này bị vứt trong các bãi rác, các khu vực chôn lấp hoặc trôi nổi trong đại dương. Việc tạo ra nhựa có khả năng được chia thành các khối cơ bản và tái sử dụng mà không cần xử lý bổ sung và làm sạch có thể giúp giảm sự tích tụ ô nhiễm.

Michael Shaver, một nhà hóa học polymer tại Đại học Edinburgh, những người không tham gia như thành viên của nghiên cứucho biết: Nhưng thiết kế một polyme nhựa như thế này là một hành động cân bằng. Polyme là một chuỗi dài các phân tử nhỏ, được gọi là monome, liên kết với nhau giống như các hạt trên một chuỗi.

Monome cần nhiệt độ khắc nghiệt hoặc quá nhiều hóa chất dẫn để tham gia vào polymer, và điều này thực sự là không dễ dàng thực hiện được trên thực tế. Kết quả là các polyme cần phải ổn định tới nhiệt độ đủ cao để khi đổ cà phê nóng vào một cái cốc làm từ chúng sẽ không làm mất ổn định dây chuyền và làm cho nhựa tan thành một vũng nước dính.

Nhà hóa học PolymeJianbo Zhu và các đồng nghiệp của ông tại Đại học bang Colorado ở Fort Collins đã bàn bạc để giải quyết thách thức này. Nhóm nghiên cứu đã có một số may mắn trong quá khứ trong việc tạo ra một loại polyme có thể được chia thành các phân tử khởi đầu của nó. Nhưng nhựa được tạo ra phòng thí nghiệm của họ và những loại nhựa khác đều gặp phải chung một vấn đề là quá mềm và nhạy cảm với nhiệt độ, nên rất khó có thể sử dụng phổ biến trong thực tế.

Lần này, Zhu và các đồng nghiệp đã thay đổi một trong những cách thức trước đó, một phân tử nhỏ hình tròn, bằng cách thêm một phân tử khác như thế theo cách mà giúp kết hợp phân tử thành một cấu tạo đặc biệt. Độ cứng đó đã giúp các monome nhanh chóng liên kết với nhau ở nhiệt độ phòng thành các chuỗi polyme ổn định nhiệt.

Sau đó, khi tiếp xúc với một số hóa chất nhẹ hoặc nhiệt độ đủ cao, các polyme phân hủy trở lại thành monome. Các nhà nghiên cứu đã có thể lặp lại chu trình này vài lần, cho thấy, về lý thuyết, polyme có thể tái chế vô hạn.

Nhà hóa học Zhu cho hay, trong khi mỗi monome bị khóa vào một cấu tạo cụ thể, không phải tất cả chúng đều có hình dạng giống nhau mặc dù chúng được làm từ cùng một công thức hóa học. Trộn lẫn hai sự khác nhau của các monome tạo ra một loại nhựa mạnh hơn.

Đây có lẽ là hệ thống tốt nhất hiện có, Shaver nói.

Tuy nhiên, nó vẫn chưa hoàn hảo: Zhu và các đồng nghiệp của ông đang có kế hoạch để nối ghép nhiều thiết kế monome hơn trong tương lai, giúp cho nhựa tạo ra ít bị giòn hơn một chút. Cuối cùng, họ hy vọng sẽ có thể thương mại hóa sản phẩm này.