Trong một thế giới dường như chìm trong chai nhựa, tái chế chất thải nhựa thành vật liệu hữu ích sẽ giúp giảm tác động đến môi trường. Các nhà nghiên cứu đã phát minh ra cách biến chai nhựa thành màng xốp dùng làm bộ lọc phân tử trong ngành công nghiệp hóa chất.
Khoảng 40% năng lượng của ngành công nghiệp hóa chất được sử dụng để tách và tinh chế hóa chất trong các quá trình sử dụng nhiệt như chưng cất và kết tinh. Sử dụng màng xốp để tách các phân tử khỏi chất lỏng chủ yếu làm giảm mức tiêu thụ năng lượng. Nhưng hầu hết các màng thông dụng không đủ mạnh để chịu được các loại dung môi dùng trong công nghiệp và màng gốm thay thế có xu hướng rất đắt đỏ.
Thay vào đó, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) đã chuyển sang dùng poly tái chế (ethylene terephthalate) (PET). “PET rất bền về mặt cơ học và hóa học, nên có ích cho quá trình lọc và tinh chế cần khử trùng hoặc làm sạch bằng axit hoặc thuốc tẩy”, Bruno Pulido, nghiên cứu sinh và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết. Năm 2016, sản lượng nhựa toàn cầu đạt 50 triệu tấn, chiếm khoảng 9% tổng sản lượng nhựa. Gần 30% PET được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, bao gồm cả chai nhựa dùng một lần. PET thường được chuyển đổi thành các sản phẩm có giá trị thấp hơn như vải quần áo, do đó, việc chuyển đổi nó thành màng lọc có giá trị cao hơn, sẽ tạo động lực kinh tế mạnh mẽ để tăng tỷ lệ tái chế.
Để sản xuất màng, các nghiên cứu đã hòa tan PET, sau đó sử dụng một dung môi khác để tạo ra chất rắn PET một lần nữa, lần này là hình dạng của màng thay vì chai. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm rất nhiều điều kiện và dung môi xử lý khác nhau và sử dụng chất phụ gia được gọi là poly (ethylene glycol) (PEG) để tạo nên các lỗ trong màng PET. Thay đổi nồng độ và kích thước của các phân tử PEG đã giúp kiểm soát số lượng và kích thước của các lỗ trong màng và điều chỉnh tính chất lọc của màng.
Sau khi tối ưu hóa quá trình này, nhóm nghiên cứu đã đo được tốc độ chất lỏng chảy qua màng và cách chúng phân tách các phân tử có kích thước khác nhau. Các màng tốt nhất có kích thước lỗ rộng từ 35 đến 100 nanomet, với diện tích lỗ bao phủ 10% diện tích màng và cũng hoạt động hiệu quả ở 100 độ C. Pulido cho rằng các màng này có thể được sử dụng để hỗ trợ các lớp mỏng của những vật liệu lọc khác như các màng trong màng thẩm thấu ngược.