Mỗi năm, có 3,5 triệu tấn tã ướt đã qua sử dụng được đưa vào các bãi rác. Chất liệu siêu thấm bên trong những chiếc tã này được tạo thành từ lưới polyme sẽ nở ra khi bị ướt. Polyme là một chuỗi dài tổ hợp lặp lại, và trong trường hợp này, chất liệu thấm hút trong tã dựa trên polyme axit polyacrylic.

Một nhóm nghiên cứu của Đại học Michigan đã phát triển kỹ thuật để gỡ những polyme hấp thụ này và tái chế chúng thành vật liệu tương tự như chất kết dính gooey được sử dụng trong giấy ghi chú và băng dính y tế. 

Nói chung, tái chế có thể được nhóm lại thành tái chế cơ học và tái chế hóa học.

"Tái chế cơ học là tách các loại nhựa khác nhau dựa trên đặc điểm nhận dạng của chúng, cắt chúng thành nhiều mảnh nhỏ, nấu chảy và tái sử dụng, điều này làm giảm chất lượng của sản phẩm", nhà hóa học Anne McNeil của UM cho biết.

Tái chế cơ học dẫn đến vật liệu chất lượng thấp hơn vì nhựa của các công ty khác nhau được cấu tạo khác nhau. Các polyme có thể có độ dài chuỗi khác nhau hoặc được thay đổi bằng chất phụ gia và màu nhuộm khác nhau.

Trong khi đó, tái chế hóa học sử dụng hóa chất và biến đổi hóa học để tạo ra vật liệu có giá trị ít nhất tương đương sản phẩm gốc.

Các đặc điểm khiến nhựa trở nên đáng giá như độ cứng và độ bền, cũng khiến chúng khó tái chế. Đặc biệt, polymer rất khó phân hủy do chứa những liên kết bền vững. McNeil, giáo sư hóa học, khoa học đại phân tử và kỹ thuật, cùng với Takunda Chazovachii, tiến sĩ hóa học polymer ở Đại học Michigan, hợp tác với tập đoàn Procter & Gamble để phát triển quá trình 3 bước biến polymer siêu thấm hút thành vật liệu tái sử dụng là chất kết dính. Phương pháp cần tiết kiệm năng lượng và có thể triển khai ở quy mô công nghiệp.

"Polymer siêu thấm hút đặc biệt khó tái chế do chúng được thiết kế để chống phân hủy và giữ nước vĩnh viễn. Bên cạnh đó, polymer siêu thấm hút và chất kết dính đều có nguồn gốc từ axit acrylic. Đó là điều truyền cảm hứng cho ý tưởng tái chế của chúng tôi", Chazovachii giải thích.

Polymer trong vật liệu siêu thấm hút trông giống một chiếc lưới đánh cá mắt thưa, theo McNeil. Thay vì mắt lưới hình tổ ong, chúng có liên kết ngang với 2.000 tổ hợp, đủ để tạo ra cấu trúc mạng lưới không thể hòa tan. Để tái chế vật liệu, nhóm nghiên cứu cần tìm ra cách phá hủy kết nối của mạng lưới polymer, biến chúng thành chuỗi hòa tan trong nước. Chazovachii nhận thấy khi những polymer này nóng lên bởi axit hoặc base, liên kết ngang của chúng bị phá hủy.

Các nhà nghiên cứu cũng cần xác định liệu quá trình có khả thi ở quy mô công nghiệp hay không. Họ tiến hành đánh giá vòng đời và phát hiện sử dụng axit để phá liên kết của polymer thải ít carbon dioxide và tiêu tốn ít năng lượng hơn 10 lần so với phương pháp dùng base.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu cần rút ngắn chuỗi polymer bên trong vật liệu để tạo ra các loại chất dính khác nhau. Chazovachii nhận thấy sử dụng bong bóng khí nổ cực nhỏ để phá chuỗi polymer có thể cắt chúng thành nhiều mẩu nhỏ mà không làm thay đổi đặc tính hóa học của chuỗi. Ông biến đổi nhóm axit ở chuỗi polymer thành nhóm ester. Điều này thay đổi đặc tính của chúng từ hòa tan trong nước thành hòa tan trong chất hữu cơ, biến chúng thành chất dính.