Tại Ấn Độ, có một nhà máy có khả năng tái chế chai nhựa thành sợi filament (1) và chuyển hóa chúng thành polyester (2). Công ty đó có tên là Shree Renga, với khả năng biến khoảng 1,5 triệu chai nhựa thành polyester chỉ trong một ngày, và con số đó dự kiến sẽ tăng lên trong vài năm tới.
(1) Filament là tên gọi chung của sợi vật liệu dạng mảnh, dài và liên tục.
(2) Polyester là một nhóm vật liệu polymer tổng hợp được tạo ra từ phản ứng hóa học giữa axit và rượu (alcohol), tạo thành các liên kết ester trong chuỗi phân tử. Đây là một trong những loại nhựa và sợi tổng hợp được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới.

Nhu cầu đối với polyester tái chế hiện rất lớn. Ngày càng nhiều thương hiệu thời trang như Adidas, Nike và Shein đang cố gắng tăng tỷ lệ polyester làm từ nhựa tái chế trong các dòng sản phẩm của họ, đồng thời thường quảng bá những vật liệu này như một lựa chọn bền vững hơn. Điều này đặt ra hai câu hỏi quan trọng: vì sao phần lớn quần áo chúng ta mặc lại được làm từ nhựa ngay từ đầu, và làm thế nào một chai nhựa có thể được biến thành vải?

Trong bài viết lần này, ban biên tập technologyMAG chia sẻ video của kênh Business Insider, nói về quy trình biến chai nhựa thành quần áo của công ty Shree Renga tại Ấn Độ, cùng những chia sẻ của người sáng lập.

Để xem và hiểu một cách đầy đủ nội dung của video (bằng tiếng Anh), Quý độc giả nên tham khảo toàn bộ nội dung của bài viết trước khi xem video. Để xem video ở chế độ toàn màn hình (full-screen), vui lòng nhấn vào khung [ ] tại góc phải phía dưới của video hoặc nhấn phím F. 

Nhà máy Shree Renga và hành trình của người sáng lập
Shree Renga kéo sợi khoảng 25 tấn polyester mỗi ngày. Nhà sáng lập của công ty, ông K. Sankar, tự hào về từng sợi filament được sản xuất trong nhà máy của mình, nhưng để đạt đến giai đoạn này, ông đã phải nỗ lực trong nhiều thập kỷ. Ông cho biết mình muốn làm điều gì đó có ích cho xã hội thông qua hoạt động tái chế.

Thu gom chai nhựa và tách PET
Trên toàn cầu, khoảng 600 triệu chai nhựa được sản xuất mỗi năm, và phần lớn trong số đó không được tái chế. Tại Ấn Độ, những người nhặt rác thu gom chai nhựa và đưa chúng đến các điểm phân loại, nơi công nhân ép và đóng kiện để bán. Mỗi tháng, Shree Renga mua khoảng 900 tấn rác từ các công ty như vậy, nhưng thứ công ty thực sự cần là PET (3).
(3) PET (Polyethylene Terephthalate) là một loại nhựa nhiệt dẻo thuộc nhóm polyester, được sử dụng rất phổ biến trong sản xuất bao bì, chai nhựa và sợi dệt may.

Tại nhà máy của Shree Renga, bước đầu tiên là tách những chai nhựa có giá trị khỏi nắp chai, nhãn và keo dán. Nếu các loại nhựa khác bị lẫn vào vật liệu, sản phẩm cuối cùng có thể bị hỏng, nhưng việc thu được PET tinh khiết là một quá trình khá tốn thời gian. Senthil giải thích rằng công ty sử dụng nhiều công nghệ cảm biến tiên tiến để tách PET khỏi PVC và các loại nhựa khác.

Xử lý phụ phẩm trong quá trình phân loại
Nắp chai thường được làm từ polypropylene, một loại nhựa mà Shree Renga không tái chế. Vì vậy, công ty bán chúng cho một doanh nghiệp khác chuyên sản xuất vỏ ắc quy chì-axit. Lượng đất cát thu được trong quá trình rửa chai được ép cùng tro để làm gạch trang trí sàn nhà máy.

Sau khi phân loại, máy móc nghiền chai nhựa thành các mảnh nhỏ dạng vảy. Những bao chứa vảy nhựa sau đó được chất lên xe tải và chuyển đến một khu vực khác của nhà máy. Tại đây, chúng tiếp tục được nghiền lần nữa và đưa qua máy sàng rung. Thiết bị này phân loại vảy nhựa theo kích thước, đảm bảo chúng không lớn hơn 14mm. Những hạt nhỏ hơn rơi xuống đáy máy sàng sẽ được tái sử dụng để sản xuất hạt PET.

Rửa, tách và làm sạch vảy PET
Ngay cả sau công đoạn này, vảy nhựa vẫn chưa được tách hoàn toàn. Sau một bước rửa nhanh, máy móc chuyển chúng vào bể tuyển nổi. Trong bể này, PET sẽ chìm xuống, trong khi các loại nhựa khác có thể được vớt khỏi bề mặt. Sau đó, vảy nhựa được rửa 10 lần để loại bỏ phần đất bẩn và keo còn sót lại.

Tại nhà máy, dường như không có bất cứ thứ gì bị lãng phí, kể cả nước, vì nước có thể được tái sử dụng. Nhựa được rửa lần cuối, để lại các vảy nhựa trong sạch. Chúng được sấy khô và đóng vào bao.

Vì sao PET phù hợp để tạo sợi
Bước tiếp theo là biến những vảy nhựa này thành sợi. PET đặc biệt phù hợp với mục đích này vì nó có các chuỗi phân tử dài liên kết chặt chẽ với nhau, tạo ra vật liệu nhẹ, linh hoạt và bền chắc. Độ dài của các chuỗi phân tử này quyết định nhựa sẽ được sử dụng cho các sản phẩm như chai, bao bì hay dệt may.

Về mặt hóa học, PET và polyester là cùng một loại vật liệu.

Quá trình dope-dyeing và tạo filament
Quá trình sản xuất sợi bắt đầu bằng việc nấu chảy vảy nhựa cùng các sắc tố màu, một kỹ thuật được gọi là dope-dyeing (4). Hỗn hợp nóng chảy sau đó được ép qua đầu phun kéo sợi (spinneret), một tấm kim loại có hàng trăm lỗ nhỏ có thể điều chỉnh để kiểm soát độ dày của sợi.
(4) Dope-dyeing là phương pháp nhuộm màu ngay trong quá trình sản xuất sợi, thay vì nhuộm sau khi sợi hoặc vải đã được tạo ra.

Vì vật liệu khi đi ra đã có màu sẵn, công ty không sử dụng một giọt nước nào và cũng không cần thêm năng lượng cho quy trình nhuộm màu. Shree Renga hiện sản xuất 200 màu sợi khác nhau. Khi các sợi filament đi ra khỏi đầu phun, chúng nguội và khô lại. Sau mỗi lần sử dụng, đầu phun kéo sợi được làm sạch bằng sóng âm tần số cao, tạo ra những bong bóng siêu nhỏ. Khi các bong bóng này vỡ, chúng loại bỏ những chất còn bám lại.

Kéo giãn, ổn định và định hình sợi
Các sợi sau đó được kéo giãn qua một loạt con lăn và được đưa vào những thùng lớn. Việc tắt và khởi động lại các máy này tiêu tốn nhiều năng lượng và chi phí, nên chúng phải vận hành liên tục suốt cả ngày. Nếu phải dừng máy, công ty sẽ mất nhiều thời gian để khởi động lại.

Công nhân cân các thùng và đưa chúng vào khu vực gọi là dây chuyền kéo sợi. Tại đây, 60 đến 70 thùng được dẫn đồng thời qua một loạt lỗ dẫn, kéo các sợi thành những dải song song. Vì polyester có xu hướng tích điện tĩnh, sợi được nhúng vào chất bôi trơn có nguồn gốc từ tinh bột để tránh dính vào nhau.\

Một hệ thống con lăn khác kéo sợi dài ra tới bốn lần, và một bộ con lăn gia nhiệt tiếp theo giúp ổn định sợi ở trạng thái đã kéo giãn. Máy tạo độ xoăn làm cho sợi có dạng gợn sóng, giúp chúng dễ kết hợp hơn với các loại vật liệu dệt khác như cotton. Các sợi hoàn thiện được đưa lên đỉnh một sàn thao tác, nơi chúng được cắt xuống kích thước dễ xử lý hơn. Cuối cùng, sợi được nén, đóng kiện và vận chuyển đến một công ty khác để tiếp tục xử lý.

Từ sợi polyester đến sợi dệt
Tại Sri Kannattal Mills, các sợi này được kéo thành sợi dệt (yarn) thông qua một chuỗi máy móc. Đầu tiên, công nhân đưa sợi vào máy mở kiện, thiết bị sử dụng các con lăn và trống có gai để làm tơi sợi. Sau đó, họ cân tấm sợi trước khi đưa vào máy chải.

Máy chải kéo sợi qua các trục hình trụ được phủ dây kim loại để gỡ rối, tạo thành một lớp màng mỏng, sau đó được nén lại thành một dải sợi lỏng gọi là cúi sợi (sliver). Những dải cúi sợi này được cuộn vào các thùng lớn, rồi công nhân gắn chúng vào các máy có nhiệm vụ kết hợp nhiều dải lại với nhau.

Tiếp theo, cúi sợi đi qua máy kéo sợi thô (simplex), sử dụng các con lăn quay ở nhiều tốc độ khác nhau để kéo giãn sợi và làm cho chúng song song hơn. Kết quả là một dải sợi gọn và đồng đều hơn, gọi là sợi thô (roving), rất phù hợp cho công đoạn kéo sợi. Công nhân đưa sợi thô qua máy kéo sợi để xoắn thành sợi dệt, và cuối cùng các sợi này được kéo vòng lên các ống chỉ.

Những cuộn sợi này sau đó sẽ được dùng để sản xuất quần áo. Tuy nhiên, rất lâu trước khi PET được dệt thành áo phông, nó đã được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Nguồn gốc của sợi tổng hợp
Khi các nhà khoa học tại công ty hóa chất DuPont phát triển những loại sợi tổng hợp đầu tiên vào đầu thế kỷ 20, các vật liệu này được ca ngợi là những thành tựu khoa học lớn, có thể thay thế lụa và cotton. Trước khi có bước đột phá đó, Hoa Kỳ phải nhập khẩu hơn 90% lượng lụa từ Nhật Bản, chủ yếu để sản xuất tất.

Trong Thế chiến II, toàn bộ hoạt động thương mại bị đình chỉ, khiến thị trường lụa sụp đổ. Sau chiến tranh, tất nylon trở thành một lựa chọn thay thế rẻ và phổ biến.

Sự trỗi dậy của polyester trong ngành thời trang
Vào thập niên 1950, polyester được quảng bá như một loại vải nhân tạo kỳ diệu, không bị nhăn. Đến thập niên 1970, nó trở nên rẻ hơn cotton, và các thương hiệu thời trang bắt đầu đón nhận vật liệu này. Polyester bền, linh hoạt, dễ nhuộm, chịu nhiệt, chống bám bẩn và khô nhanh.

Trong thập niên 1980, cotton vẫn là loại sợi phổ biến nhất thế giới. Tuy nhiên, trong vài thập kỷ tiếp theo, polyester dần thống trị ngành dệt may. Vật liệu này được dự báo sẽ tiếp tục tăng trưởng, với phần lớn sản lượng được gia công tại Đông Nam Á. Sự phổ biến của polyester được thúc đẩy bởi các thương hiệu thời trang nhanh như Gap, H&M, Zara và Forever 21.

Áp lực rác thải dệt may và nhu cầu polyester tái chế
Năm 2020, thế giới sản xuất đủ lượng polyester để lấp đầy khoảng 2,5 triệu xe chở rác. Chưa đến 15% lượng polyester đó đến từ vật liệu tái chế. Một nghiên cứu cho thấy cứ mỗi giây lại có lượng quần áo tương đương một xe tải bị đưa đến bãi chôn lấp hoặc lò đốt.

Để giảm con số này, ngày càng nhiều thương hiệu đang sử dụng polyester tái chế làm từ chai nhựa, bao gồm Adidas, Nike, Zara và Shein. Đầu năm 2024, hơn 120 công ty may mặc đã cam kết tăng cường sử dụng polyester tái chế.

Thương hiệu Ecoline của Shree Renga
Shree Renga ra mắt thương hiệu quần áo tái chế của riêng mình, Ecoline, vào năm 2021. Hầu hết sản phẩm của thương hiệu này được làm từ 100% polyester tái chế, mặc dù một số sản phẩm được pha trộn với cotton.

Mọi thứ vẫn được sản xuất trong cùng hệ thống cơ sở. Công nhân kết nối hàng trăm ống chỉ với một máy dệt, biến sợi dệt thành các tấm vải, sau đó chuyển sang khâu kiểm tra. Nếu phát hiện lỗi, vị trí đó sẽ được đánh dấu bằng bút. Khi dấu này được nhìn thấy ở khu vực cắt, công nhân chỉ cắt phần đó ra và để riêng như phế liệu, sau đó phần phế liệu này lại được tái chế.

In thiết kế và hoàn thiện sản phẩm may mặc
Toàn bộ vải mà công ty sử dụng được trải ra, đánh dấu và cắt thành nhiều hình dạng khác nhau để may quần áo. Để thêm thiết kế, Shree Renga sử dụng máy in thăng hoa. Khi các tấm in đã sẵn sàng, chúng được đặt vào các tấm trong máy ép chuyển nhiệt.

Thiết bị này sử dụng nhiệt và áp lực để chuyển thuốc nhuộm trực tiếp lên polyester. Công ty bán 400.000 sản phẩm may mặc mỗi năm và có kế hoạch tăng gấp ba sản lượng vào năm 2026. Senthil cho biết Shree Renga đang mạnh dạn đặt cược vào thị trường này và mở rộng năng lực sản xuất vì tin rằng tương lai sẽ được định hình bởi thời trang bền vững. Công ty muốn có vị thế tốt khi làn sóng đó xuất hiện.

Cú hích từ Thủ tướng Ấn Độ
Năm 2023, gia đình này nhận được một cú hích lớn khi Thủ tướng Ấn Độ Narendra Modi mặc một trong những chiếc áo vest của họ, được gọi là sadri. Sankar nói rằng ông đã thực sự rơi nước mắt vì sản phẩm của mình được thủ tướng của đất nước mặc, và ông mô tả đó là một điều tuyệt vời.

Việc thuyết phục ai đó mặc một sản phẩm có nguồn gốc từ chất thải là điều không dễ dàng, nhưng Ecoline đã làm được điều đó.

Tác động môi trường của polyester tái chế
Quần áo làm từ polyester tái chế thường được quảng cáo là thân thiện với môi trường, nhưng chúng vẫn có tác động nhất định. Khi giặt bất kỳ loại sợi tổng hợp nào, vi nhựa có chiều dài dưới 5mm có thể bị thải vào các tuyến đường ống nước. Một số nghiên cứu cho rằng sợi tổng hợp đóng góp hơn một phần ba tổng lượng vi nhựa trong đại dương.

Nếu polyester kết thúc vòng đời trong bãi chôn lấp, sông hoặc đại dương, nó sẽ không phân hủy. Việc tái chế polyester cũng không đơn giản như tái chế chai nhựa, vì polyester thường được pha trộn với các vật liệu như cotton, spandex (5), hóa chất và thuốc nhuộm. Những thành phần này phải được tách ra trước khi có thể tái chế.
(5) Spandex là một loại sợi tổng hợp có độ đàn hồi rất cao, có thể kéo giãn nhiều lần chiều dài ban đầu rồi trở lại hình dạng cũ mà không bị biến dạng đáng kể.

Truy xuất nguồn gốc và lợi ích giảm phát thải
Polyester tái chế tạo ra lượng phát thải thấp hơn khoảng 70% so với polyester nguyên sinh. Shree Renga cũng có nhiều chứng nhận nhằm đảm bảo công ty hạn chế sử dụng hóa chất độc hại và thực sự tái chế lượng rác mà họ mua vào.

Senthil cho biết từ sản phẩm cuối cùng, công ty có thể truy xuất mọi thứ ngược về nguồn gốc. Họ muốn điều đó trở thành tinh thần cốt lõi của thương hiệu và đã định vị thương hiệu theo hướng này.

Tranh luận về tái chế chai nhựa thành quần áo
Một số nhà vận động cho rằng tốt hơn nên tái chế chai nhựa thành chai mới, vì quy trình đó có thể được thực hiện khoảng 11 lần. Tuy nhiên, chưa đến 10% tổng lượng nhựa thực sự đến được các trung tâm tái chế.

Vì vậy, ở thời điểm hiện tại, Senthil và cha mình hài lòng với việc cứu bất kỳ lượng nhựa nào có thể khỏi bãi chôn lấp hoặc đại dương, ngay cả khi lợi ích đó chỉ mang tính tạm thời. Senthil giải thích rằng khi nhựa được biến thành quần áo, điều đó sẽ góp phần làm hạn chế số lượng chai nhựa bị thải trực tiếp ra môi trường.

Tiếp tục khám phá chuyên đề Môi trường và Tái chế trên trang technologyMAG
Bài viết này là một phần trong chuỗi nội dung chuyên sâu về môi trường, xử lý chất thải, tái chế và kinh tế tuần hoàn do technologyMAG thực hiện nhằm cập nhật những công nghệ, giải pháp và dự án mới nhất tại Việt Nam cũng như trên thế giới. Trong bối cảnh các yêu cầu về phát triển bền vững, giảm phát thải và sử dụng hiệu quả tài nguyên ngày càng được quan tâm, ngành môi trường và tái chế đang trở thành một trong những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế hiện đại.

Để giúp độc giả thuận tiện theo dõi toàn bộ nội dung liên quan, Ban biên tập technologyMAG đã xây dựng trang tổng hợp chuyên đề Môi trường và Tái chế, bao gồm các nhóm bài viết về xử lý chất thải, tái chế nhựa, giấy, kim loại, thủy tinh, dệt may, rác thải điện tử, xử lý nước, kinh tế tuần hoàn, công nghệ môi trường và các dự án tiêu biểu tại Việt Nam và quốc tế.

Tìm hiểu thêm về chuyên đề Môi trường và Tái chế tại:
https://www.technologymag.net/technologymag-gioi-thieu-loat-tin-bai-chu-de-moi-truong-tai-che/

Để xem các tin bài khác về “Tái chế rác thải nhựa”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Business Insider