Tin thị trường và sản phẩm

Bảo Hiền tổng hợp

Công nghệ kết hợp dung môi eutectic sâu với vi khuẩn có thể phá vỡ liên kết lưu huỳnh trong cao su, loại bỏ phụ gia kim loại và tăng khả năng phân hủy lốp xe đã qua sử dụng.

Lốp xe hết vòng đời vốn khó tái chế do cấu trúc cao su lưu hóa bền vững, chứa nhiều liên kết lưu huỳnh và phụ gia hóa học. Một hướng xử lý mới do các nhà khoa học Ấn Độ phát triển kết hợp dung môi eutectic sâu (DES) với vi khuẩn phân hủy cao su, giúp cải thiện đáng kể khả năng xử lý loại chất thải này.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí RSC Advances ngày 18/5/2026, do nhóm Pritish R. Shukla, Utpal Roy và Sunil Bhand thực hiện tại Viện Công nghệ Birla (BITS Pilani), Ấn Độ.
Điểm mới của phương pháp nằm ở quy trình xử lý hai giai đoạn. Đầu tiên, cao su nghiền từ lốp xe cũ được xử lý bằng dung môi eutectic sâu tạo từ choline chloride và urê. Đây là loại dung môi có khả năng hòa tan một số hợp chất kim loại và chiết tách các thành phần chứa lưu huỳnh, đồng thời làm trương nở cấu trúc cao su, giúp các liên kết bên trong dễ tiếp cận hơn.

Tiếp đó, vật liệu được đưa vào môi trường nuôi cấy vi khuẩn Rhodococcus rhodochrous RPK1 trong 28 ngày. Vi khuẩn sử dụng các hợp chất từ cao su làm nguồn carbon, thông qua hoạt động của enzyme để phân cắt dần cấu trúc polymer.

Cách tiếp cận này khắc phục một trong những trở ngại lớn của phương pháp phân hủy sinh học truyền thống: các liên kết lưu huỳnh hình thành trong quá trình lưu hóa khiến vi sinh vật khó tiếp cận chuỗi polymer, trong khi một số phụ gia như oxit kẽm và hợp chất hữu cơ có thể ức chế hoạt động của vi khuẩn.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, khi kết hợp xử lý bằng dung môi và vi sinh vật, mật độ vi khuẩn sống tăng 43,87% so với mẫu chỉ được xử lý sinh học. Mức giảm mật độ liên kết ngang trong cao su đạt 43,6%, cao hơn đáng kể so với 15,81% ở phương pháp chỉ sử dụng vi khuẩn và 26,84% khi chỉ xử lý bằng dung môi.

Phân tích thành phần vật liệu cũng ghi nhận hàm lượng lưu huỳnh giảm 46,17% theo kết quả phân tích EDS trên bề mặt mẫu. Hàm lượng kẽm giảm 68,45% so với cao su chưa xử lý. Đây là những thay đổi quan trọng vì lưu huỳnh và các phụ gia kim loại là những yếu tố cản trở quá trình phân hủy cao su.

Sau 28 ngày, mẫu cao su trải qua quy trình xử lý kết hợp có mức giảm khối lượng 12,53%, cao hơn nhiều so với mức 1,63% ở mẫu chỉ được xử lý bằng vi khuẩn. Hoạt tính của hai enzyme laccase và peroxidase cũng tăng mạnh, lần lượt đạt mức cao hơn 105,5 lần và 99,5 lần so với mức ban đầu ở mẫu đối chứng sinh học.

Một điểm đáng chú ý khác là khả năng tái sử dụng dung môi. Sau khi tách khỏi cao su bằng phương pháp lọc, dung môi DES vẫn giữ được một phần đặc tính eutectic và có thể tiếp tục sử dụng trong chu kỳ xử lý thứ hai với hiệu quả khử lưu hóa tương đương. Điều này mở ra khả năng giảm lượng dung môi tiêu thụ trong quá trình xử lý chất thải cao su.

Theo nhóm nghiên cứu, việc kết hợp xử lý hóa học và sinh học tạo ra hiệu quả cao hơn so với sử dụng riêng từng phương pháp. Dung môi giúp phá vỡ một phần liên kết lưu huỳnh và loại bỏ các chất phụ gia gây cản trở, trong khi vi khuẩn tiếp tục phân hủy cấu trúc polymer. Sự phối hợp này giúp tăng khả năng tiếp cận và chuyển hóa cao su, thay vì chỉ xử lý bề mặt vật liệu.

Hướng tiếp cận này có ý nghĩa trong bối cảnh thế giới thải bỏ hơn 1,5 tỷ lốp xe mỗi năm. Các phương pháp tái chế hiện nay như nghiền cơ học và nhiệt phân vẫn đối mặt với những thách thức về tiêu thụ năng lượng, chất lượng sản phẩm thu hồi và hiệu quả kinh tế. Công nghệ xử lý kết hợp hóa học – sinh học có thể bổ sung một hướng nghiên cứu mới nhằm nâng cao khả năng thu hồi và tái sử dụng vật liệu cao su.

Tuy nhiên, nghiên cứu hiện mới dừng ở quy mô phòng thí nghiệm. Sau 28 ngày, cao su vẫn chưa bị phân hủy hoàn toàn; quá trình xử lý mới làm suy giảm một phần mạng lưới liên kết polymer. Nhóm nghiên cứu cho rằng cần tiếp tục tối ưu kích thước hạt cao su, lựa chọn các chủng vi sinh vật phù hợp, cải thiện điều kiện vận hành và thử nghiệm trên hệ thống phản ứng quy mô lớn trước khi xem xét khả năng ứng dụng công nghiệp.