Một loại keo có độ bền đáng kinh ngạc vừa được phát triển từ dầu ăn đã qua sử dụng – thứ vốn bị xem là rác thải. Thành phần chính của loại keo này là các axit béo, vốn đặc biệt phù hợp để tạo ra những polymer dẻo, bền và chống ẩm, mở ra khả năng thay thế các loại nhựa truyền thống dựa trên nhiên liệu hóa thạch.
Trong nhiều thập kỷ, các loại nhựa như polythene hay polyethylene – rất quen thuộc với hình ảnh túi nilon – đã tràn ngập bãi rác và xâm lấn môi trường sống tự nhiên, đến mức sinh vật ở đáy đại dương cũng đang vô tình “ăn” phải nhựa.
Giờ đây, các nhà khoa học cho rằng chúng hoàn toàn có thể được thay thế bằng những vật liệu tương đương, được tạo ra từ dầu ăn không còn sử dụng được. Không chỉ dừng ở nhựa sinh học, loại dầu thải này còn được biến thành một dạng polymer thân thiện môi trường khác: một loại keo có độ bám dính cực cao.
Nghiên cứu do ông Nargarjuna Mahadas – nhà khoa học nghiên cứu và phát triển polymer tại Đại học South Carolina (Mỹ) – dẫn dắt cho thấy nhóm của ông đã tổng hợp thành công nhiều vật liệu có tính chất rất giống polyethylene: vừa bền chắc, vừa linh hoạt, nhưng không cần đến nhiên liệu hóa thạch. Khi điều chỉnh cấu trúc polymer – làm chúng cứng hơn bằng chuỗi polymer tuyến tính hoặc mềm dẻo hơn bằng chuỗi phân nhánh – ông Mahadas nhận ra rằng một số vật liệu trở nên “dính”. Trong đó, có một loại thể hiện khả năng kết dính vượt trội, nổi bật hơn hẳn các mẫu còn lại.
“Những vật liệu này có độ linh hoạt và độ bền sánh ngang polyethylene mật độ thấp (LDPE), đồng thời vượt trội so với nhiều loại keo thương mại về độ bền cắt. Chúng tạo ra các liên kết chắc chắn nhưng mang tính tạm thời với nhiều bề mặt khác nhau, an toàn, dễ sử dụng và có thể tháo gỡ”, ông Mahadas cho biết trong nghiên cứu được công bố gần đây trên Tạp chí Hiệp hội Hóa học Mỹ (Journal of the American Chemical Society).
Vậy điều gì khiến dầu ăn thải trở nên hữu ích đến vậy trong việc sản xuất polymer? Câu trả lời nằm ở triglyceride – thành phần dồi dào trong dầu ăn, bao gồm các axit béo no và không no. Những chất béo vốn “tai tiếng” vì gây tắc nghẽn động mạch này, khi được tái chế, lại có thể đóng vai trò tích cực trong việc sản xuất biodiesel, chất bôi trơn, lớp phủ, nhựa và nay là keo sinh học.
Triglyceride có cấu trúc hóa học phức tạp, từng khiến giới khoa học e ngại khi sử dụng để tổng hợp nhựa. Tuy nhiên, chúng sở hữu các chuỗi hydrocarbon tương tự như polyethylene – yếu tố tạo nên độ bền vượt trội của loại nhựa này. Thêm vào đó, khác với nhiên liệu hóa thạch vốn hữu hạn, dầu ăn thải gần như không thiếu: mỗi năm có khoảng 3,7 tỷ gallon dầu ăn đã qua sử dụng được thải ra trên toàn cầu.
Trong quá trình tổng hợp polymer, nhóm nghiên cứu đã phân tách các axit béo không no và glycerol trong dầu ăn thành các monomer. Chất béo được chuyển hóa thành diol – những hợp chất hữu cơ chứa hai nhóm hydroxyl, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo polymer nhờ khả năng liên kết hydro, mang lại độ bền, độ dẻo và khả năng chống ẩm. Các monomer sau đó được tái lắp ráp thành polyester. Các liên kết ester trong cấu trúc polymer giúp vật liệu có khả năng phân hủy sinh học và tái chế.
Loại keo mới này đã được thử nghiệm trên nhiều vật liệu khác nhau như thép không gỉ, đồng, gỗ mềm và bìa carton, đồng thời được so sánh với các loại keo thương mại như EVA và nhựa epoxy.
Khi dùng keo để dán các tấm thép không gỉ, mối dán vẫn giữ vững ngay cả khi được dùng để kéo một xe ô tô dòng sedan trên đoạn dốc nhẹ – trong khi một chiếc sedan cỡ trung bình thường nặng từ 1,4 đến 1,6 tấn. Keo cũng có thể được tạo hình thành que keo và sử dụng trong súng bắn keo nóng, tương tự các sản phẩm EVA bán phổ biến trên thị trường thủ công.
Trong các thử nghiệm khác, loại keo này dễ dàng được dùng để dán kín thùng carton, và khi kết dính các vật thể với tải trọng lớn, nó có thể nâng tới 270 pound (hơn 120 kg) mà mối dán không bị bong tróc.
“So với polyethylene truyền thống, những vật liệu này có lợi thế rõ rệt về tính bền vững, khả năng tái chế và độ bám dính”, ông Mahadas nhấn mạnh. “Nhìn chung, nghiên cứu này cho thấy tiềm năng rất lớn của rác thải sinh khối không dùng làm thực phẩm như một nguồn nguyên liệu tái tạo cho các vật liệu hiệu năng cao, góp phần thúc đẩy sự phát triển của những giải pháp thay thế thân thiện môi trường cho nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ”.
Theo PM
