Những viên gạch được tái chế từ nhựa.

Đặt vấn đề

Các sản phẩm nhựa dần được phổ biến trong xã hội Việt Nam từ những năm 60 của thế kỷ trước, thay thế các vật dụng vốn có nguồn gốc thiên nhiên như lá cây, giấy, tre, nứa,… [1] Cùng với sự phát triển của KT-XH, thì sản lượng sản phẩm nhựa cũng tăng theo, đi kèm với nó là sự gia tăng nhanh chóng của số lượng rác thải nhựa.

Rác thải nhựa (RTN) luôn là một vấn đề nhức nhối trong xã hội hiện nay do những ảnh hưởng của nó đối với môi trường sống. Mỗi năm, có khoảng hơn 330 triệu tấn nhựa được sản xuất nhưng chỉ có khoảng 10% RTN được tái chế [2]. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng, nhựa là một trong những tác nhân gây ô nhiễm lớn nhất với môi trường nước, không khí và đất cũng như ảnh hưởng tới sức khỏe con người [2, 3, 4]. Nhiều nghiên cứu đã và đang được tiến hành để tìm ra giải pháp hợp lý nhằm giảm thiểu lượng RTN ra môi trường hàng ngày, các phương pháp được đưa ra như chôn lấp, thiêu đốt, tái sử dụng, tái chế,...

Phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt phổ biến hiện nay ở các nước là đem chôn lấp. Các sản phẩm nhựa truyền thống có thời gian phân hủy cũng rất dài, từ 100 - 1000 năm (với ống hút là 100 - 500 năm và với túi nilong cần khoảng 500 - 1000 năm) [2, 5]. Khách quan thì các sản phẩm vô cơ và cả chất thải thực phẩm đều phân hủy chậm khi đem chôn lấp, nên việc phân hủy chậm của nhựa cũng không ảnh hưởng nhiều đến khả năng chôn lấp và cũng không gây thêm ảnh hưởng đối với tính độc hại của nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp [5]. Nhưng cứ để chúng tồn tại một thời gian dài như vậy cũng không phải lựa chọn tốt. Một giải pháp phổ biến hiện nay là sử dụng nhựa sinh học - loại vật liệu có khả năng tự phân hủy dưới tác động của ánh sáng và không khí, nhưng phương pháp chôn lấp không thể đảm bảo điều kiện lý tưởng này, vì thế thời gian phân hủy của chúng sẽ dài hơn. Cơ quan BVMT Mỹ (EPA) không tin rằng, nhựa tự phân hủy có thể giúp tăng công suất của bãi chôn lấp, mà chính tính năng tự phân hủy này còn khiến một số tính năng của vật liệu nhựa bị giảm đi [5].

Phương pháp đốt cũng được nhiều nơi áp dụng không chỉ đối với rác thải sinh hoạt mà còn cả rác thải y tế. Ưu điểm của phương pháp này là giúp làm giảm khối lượng rác (khoảng 90-95%) [5] và có thể thu hồi nhiệt để sử dụng cho nhiều hoạt động khác. Nhựa là một chất đốt tốt do có nguồn gốc từ dầu mỏ tuy nhiên việc đốt rác lại sinh ra khói độc hại [5]. Công nghệ của các lò đốt hiện đại có thể xử lý được vấn đề ô nhiễm không khí của các khí thải độc hại này, nhưng công nghệ cao cũng đi kèm với một chi phí tương ứng. Việc chôn lấp tro được tạo thành từ quá trình đốt có khả năng gây ô nhiễm nước ngầm và đất do các kim loại nặng hòa tan vào nước rỉ rác [5].

Tái chế nhựa là phương pháp có lợi ích kinh tế và ảnh hưởng tích cực với môi trường. Vật liệu xây dựng là một trong những lĩnh vực có nhiều ứng dụng với nhựa tái chế, trong đó gạch chứa nhựa là loại vật liệu đang được sản xuất sử dụng ở nhiều nơi. Về kinh tế, RTN không chỉ là thứ thải bỏ cần được xử lý nữa mà nó là một nguồn tài nguyên cần được khai thác [6].

Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu này dựa trên phương pháp thu thập, thống kê và phân tích số liệu để đánh giá hiệu quả của tái chế nhựa trong lĩnh vực xây dựng. Việc loại bỏ hoàn toàn các sản phẩm nhựa ra khỏi cuộc sống của con người hiện nay là bất khả thi, nên rác thải nhựa sẽ luôn tồn tại trong đời sống của chúng ta. Tái chế nhựa thành gạch là một giải pháp để giảm lượng rác nhựa trong môi trường. Từ gạch lát vỉa hè cho đến gạch xây nhà, lát nền, ốp tường đều cho thấy những ưu điểm vượt trội so với gạch truyền thống [4].

Một sản phẩm thường thấy khi tái chế nhưa là gạch lát vỉa hè. Ở Nairobi, Kenya, từ 2017 nhà máy sản xuất gạch lát vỉa hè Gjenge Makers đã đi vào hoạt động [7]. Bà Nzambi Matee, một kỹ sư trẻ, người lập nên nhà máy và giành giải nhất cuộc thi Nhà vô địch trẻ của Trái đất 2020 (United Nations Environment Programme;s 2020 Young Champions of the Earth prize) cho biết họ sử dụng nhựa như một chất kết dính. Sau khi nghiền nhỏ nhựa ra, một máy đùn sẽ trộn nhựa với cát ở nhiệt độ rất cao (350oC), cuối cùng dung một máy ép để nén ép tổ hợp lại. Bởi nhựa có tính xơ nên gạch nhựa có khả năng chịu nén tốt hơn gạch thường. Trọng lượng gạch nhựa cũng nhẹ bằng một nửa so với gạch thường, vậy nên các công đoạn vận chuyển và lắp đặt hiệu quả hơn nhiều khi xét về mặt chi phí. Mỗi ngày, nhà máy nhỏ ở Nairobi sản xuất được 1.000 - 1.500 viên gạch và trong 4 năm (từ 2017 đến 2020) đã tái chế được 20 tấn rác thải nhựa.

Quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc (UNICEF) cũng đang triển khai dự án sản xuất gạch xây nhà từ RTN tại nước Bờ Biển Ngà ở Tây Phi [8]. Mỗi ngày TP. Abidjan thải ra hơn 280 tấn rác thải nhựa nhưng chỉ khoảng 5% trong số này được tái chế, còn lại phần lớn sẽ được đem đi chôn lấp. UNICEF đã hợp tác với doanh nghiệp xã hội Colombia Conceptos Plasticos để cùng xây dựng nhà máy sản xuất gạch từ RTN. Theo UNICEF, những viên gạch được làm từ 100% nhựa có khả năng chống cháy, rẻ hơn 40% và nhẹ hơn 20%, dễ lắp ráp, có độ bền lâu hơn hàng trăm năm so với gạch thông thường [8]. Việc xây dựng các công trình bằng gạch nhựa cũng khá đơn giản và nhanh chóng do chúng rất dễ lắp ráp với nhau và không yêu cầu kinh nghiệm đối với người xây nhà [8].

Tại thành phố Hyderabad, Ấn Độ, tổ chức Greater Hyderabad Municipal Corporation (GHMC) cũng đã hợp tác với tổ chức Bamboo House India để chuyển đổi một bãi rác cũ thành công viên dành cho chó [9]. Toàn bộ vỉa hè rộng 4.000 m2 bên ngoài công viên được lát từ những viên gạch làm từ nhựa tái chế. Bên cạnh lợi ích từ việc giảm thiểu rác thải nhựa từ hoạt động tái chế mang lại, việc sử dụng gạch nhựa lát đường cũng giải quyết được vấn đề đào đường do người ta chỉ cần nhấc những viên gạch này lên khi cần lắp đặt hoặc sửa chữa bên dưới, rồi xếp chúng trở lại sau khi hoàn thành công việc [9]. Tổ chức Bamboo House India cũng đã xây dựng những ngôi nhà từ nhựa tái chế [10] với tường, cửa sổ cũng như mái nhà đều làm từ nhựa. Một ngôi nhà nhỏ với một phòng ngủ và một bếp tốn khoảng 2.5 tấn rác thải nhựa để xây dựng, riêng mái nhà được tạo nên từ 5 triệu túi nilong. Ngôi nhà này không nóng vào mùa hè, đây là điều vô cùng tuyệt vời ở Ấn Độ - nơi có khí hậu nhiệt đới với nhiệt độ rất cao vào mùa hè, tuy nhiên giá của một căn nhà nhựa như thế này đắt hơn 25% so với một ngôi nhà truyền thống, nên việc mở rộng xây dựng những căn nhà như thế này vẫn còn khó khăn.

Kết quả và thảo luận

Đánh giá về tính chất vật lý của gạch có thành phần nhựa

Hai thông số thường được nghiên cứu nhiều nhất là cường độ nén và khả năng thấm nước của gạch. Vụn RTN sẽ được trộn với cát hoặc cát biển ở nhiệt độ cao rồi đúc khuôn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, cường độ nén của gạch giảm đi khi tỷ lệ nhựa trong thành phần gạch tăng lên [7, 8, 11]. Ở tỷ lệ 5% nhựa, tải trọng và cường độ nén của gạch giảm nhẹ, nhưng sụt giảm mạnh khi tỷ lệ nhựa tăng lên 15% [11]. Gạch có chứa nhựa tái chế cũng có khả năng chống thấm tốt hơn [7, 8, 11] hơn so với gạch truyền thống. Tỷ lệ nhựa càng cao thì khả năng hấp thụ nước càng giảm [11]. Gạch nhựa còn có khả năng chống cháy [8] và độ bền [7, 12] tốt hơn so với gạch không chứa nhựa.

Tùy vào thành phần là cát sông hay cát biển mà tính chất của gạch cũng có thay đổi, với 20% nhựa, cường độ nén và độ bền kéo của gạch nhựa - cát sông cao hơn gạch nhựa - cát biển [12]. Gạch chất lượng tốt là gạch có khả năng thấm nước thấp. Tại thành phần nhựa 20%, khả năng hút nước của gạch lát đường từ nhựa - cát sông thấp hơn 0.6% so với gạch từ nhựa - cát biển [12].

Lợi ích về kinh tế - xã hội

Việc thu thập chất thải nhựa và tái chế đem lại thu nhập cho trẻ em và phụ nữ [6, 7, 9], giúp trẻ em có cơ hội đến trường [7] và người dân có cơ hội được sống trong các ngôi nhà với chi phí xây dựng rẻ, thời gian thi công ngắn [7]. Gạch nhựa hoàn toàn có thể thay thế được gạch truyền thống ở những công trình đơn giản với chi phí vận chuyển nguyên vật liệu thấp và giá thành rẻ [7, 8, 11].

Rác thải nhựa được tái chế bao nhiêu thì lượng rác đem đi chôn lấp cũng giảm bấy nhiêu, đồng nghĩa với thời gian vận hành bãi chôn lấp cũng được kéo dài hơn [12, 13]. Việc làm này không chỉ có giải quyết vấn đề môi trường mà còn có ý nghĩa về mặt KT-XH khi tạo công ăn việc làm cho nhiều người và tạo ra sản phầm giá rẻ cho thị trường.

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Võ Châu Ngân, Hồ Trung Hiếu, Nguyễn Thanh Hậu và Ngô Văn Ánh (2017), Nghiên cứu tận dụng rác thải nhựa gia công bê tông làm vật liệu xây dựng, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Tập 49, Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường, tr.41-46;

2. Minh Phương (2019), Biến rác thải nhựa thành nhiên liệu sạch, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 4 năm 2019, tr.48-49;

3. Chu Thế Cường, Bùi Thị Thu Hiền, Nguyễn Thị Thu Trang và Nguyễn Mỹ Quỳnh (2020), Chương trình giám sát và đánh giá rác thải nhựa ở bờ biển Việt Nam – Báo cáo 2020, Hà Nội, Việt Nam, IUCN: Văn phòng Quốc gia Việt Nam, 42 trang;

4. Văn Phạm Đan Thủy, Trương Hà Phương Ân và Nguyễn Thanh Việt (2015), Tái chế nhựa Polyethylene Terephthalate (PET) và ứng dụng nhựa đã qua tái chế, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường: 39 (2015), tr. 57-65;

5. Rafat Siddique, Jamal Khatib and Inderpreet Kaur (2008), Use of recycled plastic in concrete: A review, Waste Management Vol.28 (2008), Issue 10, page 1835-1852, https://doi.org/10.1016/j.wasman. 2007.09.011;

6. Lý Hoàng Phú, Phạm Thị Thùy Dung (2020), Chính sách nhập khẩu hướng tới nền kinh tế tuần hoàn tại Trung Quốc và một số khuyến nghị cho Việt Nam, Tạp chí Quản lý và Kinh tế quốc tế, số 129 (6/2020), tr.68-78;

7. United Nation Environment Programme (2020), Building blocks for a greener Nairobi, https://www.unep.org/youngchampions/news/story/ building-blocks-greener-nairobi;

8. UNICEF, UNICEF breaks ground on Africa’s first-of-its-kind recycled plastic brick factory in Coote d’Ivoire (2019): https://www.unicef.org/press-releases/ unicef-breaks-ground-africas-first-its-kind-recycled-plastic-brick-factory-c%C3%B4te;

9. United Cities and Local Governments Asia Pacific (UCLG ASPAC) (2021), Promoting Sustainable Economic Growth at the Local Level: A study to spotlight local initiatives for laying a roadmap for prosper and inclusive future for all, Belt and Road Local Cooperation;

10. Devina Gupta (2018), Hyderabad homes and pavements made from used plastic bags, BBC News, 2018: https://www.bbc.com/news/av/business-45654891;

11. Hrishikesh R Nair (2015), Utilization of Plastic Bottle Waste in Sand Bricks, Journal of Basic and Applied Scientific Research, 5(1) 35-44;

12. Suresh Kumar R, Harish Kumar M, Karthick R, Karthick B, Kermal ‘Akash J, Experimental investigation and comparision of plastic bricks with existing brick materials, International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology, Vol.4, Issue 12, ISSN No.2455-2143, Pages 576-588;

13. Nguyễn Thị Kim Thái, Lương Mai Hương, Đánh giá thực trạng quản lý chất thải rắn tại các làng nghề tái chế phế liệu và đề xuất các giải pháp quản lý, Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng, Số 9/5-2011, tr.114-120.

NGUYỄN THỊ BÌNH MINH

Khoa Môi trường, Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội