Nghiên cứu, sản xuất bê tông nhựa từ nguồn phế thải

TMO - Sau quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học từ trường Đại học Giao thông vận tải (Hà Nội) đã tìm ra giải pháp sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng phụ gia là phế thải nhựa có tính năng chống lún vệt bánh xe trên mặt đường, đồng thời góp phần xử lý chất thải nhựa gây ô nhiễm môi trường.

Cục Kiểm soát ô nhiễm môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường) cho biết, hằng năm, trên thế giới, có tới 300 triệu tấn rác thải nhựa bị thải ra môi trường. Riêng ở Việt Nam, trung bình mỗi năm thải ra khoảng 1,8 triệu tấn rác nhựa, phần lớn trong số đó là có túi nilon. Trung bình, mỗi hộ gia đình Việt Nam sử dụng khoảng một kg túi nilon mỗi tháng. Hơn 80% trong số đó đều bị thải bỏ sau khi dùng một lần, điều này gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường. 

Bên cạnh vấn đề nan giải trong cách quản lý và xử lý rác thải nhựa, thì trong lĩnh vực an toàn giao thông, hằn lún vệt bánh xe trên đường có thể gây ra nguy hiểm cho xe cộ đang lưu thông, nhất là khi xe chạy tốc độ cao dễ dẫn đến mất lái. Trước thực trạng trên, nhóm các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Giao thông vận tải đã tìm ra giải pháp sản xuất hỗn hợp bêtông nhựa sử dụng phụ gia là phế thải nhựa, có tính năng chống lún vệt bánh xe trên mặt đường, đồng thời góp phần xử lý chất thải nhựa gây ô nhiễm môi trường.  

Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, trước tình trạng nhiều con đường trên cả nước có tình trạng hư hỏng, hằn lún vệt bánh xe nên ngay từ năm 2013 nhóm đã bắt đầu nghiên cứu vấn đề này. Với mong muốn khắc phục triệt để tình trạng trên, nhóm nghiên cứu đã cùng các đồng nghiệp tìm kiếm giải pháp cải thiện tính năng ổn định nhiệt, tăng khả năng chống hằn lún vệt bánh xe. 

Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy, định lượng các thành phần theo tỷ lệ phần trăm khối lượng là cốt liệu đá các loại (từ 87-91%), bột khoáng (từ 4-7%), nhựa đường (từ 4-5%) và phế thải nhựa (từ 0,3-0,6%) sẽ cho ra hiệu quả cao nhất.  Cùng với đó, nhiệt độ trộn phụ gia phế thải nhựa được nhóm nghiên cứu tìm ra là từ 170 độ C-190 độ C. Thời gian trộn đều phụ gia vào cốt liệu là 10 giây, trộn đều thành phẩm sau khi phun nhựa trong thời gian từ 36-45 giây.

Nếu sử dụng tỷ lệ phụ gia phế thải nhựa ít hơn 0,3% thì mức độ cải thiện không nhiều, nếu sử dụng nhiều quá 0,6% thì bê-tông nhựa bị giòn, khả năng chống hằn lún tốt nhưng khả năng chống nứt mỏi kém. Điều đặc biệt của giải pháp là sử dụng phế thải nhựa dạng mảnh, chỉ qua cắt nghiền, không qua khâu xử lý nhiệt giúp hạn chế việc bị tác động biến đổi chất. Phế thải này được nhóm nghiên cứu sáng tạo trộn trực tiếp với cốt liệu và tận dụng luôn buồng trộn của trạm trộn bê tông nhựa nóng.

Thi công đường nhựa sử dụng phụ gia là phế thải nhựa do nhóm nghiên cứu sản xuất (Ảnh: Nhóm nghiên cứu cung cấp).

Nhóm nghiên cứu thông tin thêm, khác với các giải pháp được áp dụng trên thế giới là sử dụng phế thải nhựa trộn với nhựa đường thành nhựa đường cải tiến, sau đó dùng nhựa đường cải tiến này sản xuất bê tông nhựa, nhóm nghiên cứu đưa rác thải nhựa vào như một phụ gia trộn trực tiếp tại trạm trộn nhằm tăng tính năng ổn định nhiệt cho bê tông nhựa. Nhiệt độ đóng một vai trò vô cùng quan trọng, do mức nhiệt ngoài trời cao, kết hợp hấp thụ nhiệt mặt đường sẽ gây chảy nhựa và suy yếu mặt đường.

Để nghiên cứu tính thực thi của giải pháp bê tông nhựa, nghiên cứu trên đã được tiến hành thử nghiệm tại tỉnh lộ 421B đoạn qua địa bàn huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội. Kết quả thử nghiệm thành công, đồng thời cho thấy, bê tông nhựa sử dụng phụ gia phế thải nhựa sau một thời gian khai thác vẫn có bề mặt độ đồng đều, bằng phẳng tốt hơn các vị trí lân cận sử dụng bê tông nhựa thông thường. Ngoài ra, thực tế thử nghiệm cũng cho thấy, phương pháp này dễ thực hiện cùng máy móc đơn giản, cho nên sản phẩm làm ra có giá thành thấp hơn so với các loại bê tông nhựa đã biết, nhưng vẫn bảo đảm khả năng kháng lún vệt bánh xe.

Nhóm nghiên cứu cho biết, qua việc phân tích chi phí theo các quy định hiện hành cho thấy, sử dụng phụ gia phế thải nhựa có giá thành giảm 3-5% so với việc sử dụng phụ gia nhập ngoại. Phần đường sử dụng phụ gia phế thải nhựa cũng sẽ giảm được số lần sửa chữa, cải tạo định kỳ do hư hại, hằn lún vệt bánh xe. Bên cạnh đó nếu áp dụng trong thực tiễn, mỗi một km đường cấp III-ĐB, mặt đường bê tông nhựa rộng 11m, có hai lớp bê tông nhựa dày 12 cm sẽ tiêu thụ 12,9 tấn nilon phế thải, giúp giải quyết lượng rác thải đáng kể.  

Với những lợi ích nêu trên, phương pháp sản xuất hỗn hợp bê-tông nhựa sử dụng phụ gia là phế thải nhựa của nhóm nghiên cứu đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2-0002810 năm 2022. Giải pháp cũng được trao Giải nhì, Giải thưởng Sáng tạo kỹ thuật toàn quốc lần thứ 17 (năm 2022- 2023).

Việc nghiên cứu xử lý và sử dụng được lượng phế thải nhựa của nhóm nghiên cứu trường Đại học Giao thông vận tải mang lại hiệu ứng bền vững kép là góp phần giải quyết bài toán môi trường, đồng thời hướng tới tự chủ trong việc nâng cao chất lượng mặt đường bê tông nhựa một cách bền vững ở nước ta. 

Nghiên cứu cũng mở ra những hướng mới trong việc giải quyết bài toán về quản lý, sử dụng chất thải nhựa và bảo vệ an toàn cho các phương tiện giao thông khi di chuyển trên đường quốc lộ. Đồng thời là giải pháp mang lại hiệu quả cao về kinh tế, đặc biệt nghiên cứu trên đã góp phần thực hiện Đề án Tăng cường quản lý chất thải nhựa của Bộ Giao thông Vận tải trong việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ tiên tiến, hiện đại trong thu gom, tái chế chất thải nhựa thành nhiên liệu, vật liệu xây dựng, giao thông. 

Thế Anh