Tận dụng phế thải sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa

Nhóm các nhà khoa học đến từ Trường Đại học Giao thông vận tải gồm PGS.TS Nguyễn Quang Phúc và TS. Lương Xuân Chiểu đã phát triển thành công phương pháp sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng phụ gia là phế thải nhựa. Phương pháp này đã được Cục Sở hữu Trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ) cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2-0002810 vào tháng 2/2022.

Thành công từ sự khác biệt
 
Biến dạng không hồi phục - hay còn gọi là hằn lún vệt bánh xe là hiện tượng xảy ra phổ biến tại những con đường tại Việt Nam. Để đảm bảo an toàn cho người và phương tiện khi tham gia giao thông, những vết hằn lún này cần phải được khắc phục ngay lập tức. Tuy nhiên, trên thực tế, việc xử lý hiện tượng hằn lún vệt bánh xe mặt đường chủ yếu là thay thế, làm lại gây tốn kém và tổn thất lớn, lên đến hàng nghìn tỷ đồng.
 
TS. Lương Xuân Chiểu cho biết, để cải thiện tính năng ổn định nhiệt, tăng khả năng chống hằn lún vệt bánh xe cho các con đường, nhiều quốc gia trên thế giới như Iran, Sudan, Pakistan, Malaysia, Ấn Độ,… đã sử dụng các loại nhựa phế thải làm phụ gia sản xuất bê tông nhựa làm đường bằng phương pháp trộn nhựa phế thải với nhựa đường. Tuy nhiên, để phù hợp với điều kiện và khí hậu của Việt Nam, nhóm nghiên cứu đã quyết định đưa ra giải pháp khác biệt so với giải pháp mà các quốc gia hiện đang áp dụng. Theo đó, nhóm đã tiếp cận theo hướng sử dụng phế thải nhựa như là một loại phụ gia trộn trước tiếp tại trạm trộn. “Chúng tôi đã mạnh dạn đưa rác thải nhựa vào như một phụ gia trộn trực tiếp tại trạm trộn để tăng tính năng ổn định nhiệt cho bê tông nhựa”, TS. Lương Xuân Chiểu chia sẻ.
Thi công đường nhựa sử dụng phụ gia là phế thải nhựa do nhóm nghiên cứu sản xuất (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
 
Bắt tay vào thực hiện, đầu tiên, nhóm xác định các thành phần cần có trong nguyên vật liệu như cốt liệu đá các loại, bột khoáng, nhựa đường và phế thải nhựa. Đối với phế thải nhựa, nhóm lựa chọn các loại nhựa có nguồn gốc LDPE, HDPE  và PET. Sau khi thu mua đủ số lượng, nhựa phế thải được băm nhỏ dạng hạt với đường kính từ 1 đến 2mm hoặc dạng miếng, mảnh sao cho kích thước nhỏ hơn 4 cm x 4cm.
 
Các thành phần được phối trộn theo tỷ lệ phần trăm khối lượng như sau: cốt liệu đá các loại (từ 87% đến 91%), bột khoáng (từ 4% đến 7%), nhựa đường (từ 4% đến 5%) và phế thải nhựa (từ 0,3% đến 0,6%). TS. Lương Xuân Chiểu cho biết, đây là công thức nguyên vật liệu cho hiệu suất cao nhất.
 
Bước tiếp theo, nhóm tiến hành sấy cốt liệu đá và sàng để phân loại cốt liệu theo kích cỡ, sau đó đi vào buồng trộn và được trộn đều. Lúc này, phế thải nhựa, bột khoáng được bổ sung và tiếp tục trộn đều hỗn hợp trong thời gian 10 giây, ở nhiệt độ từ 170 độ C đến 190 độ C. Nhóm nghiên cứu tiếp tục nung nóng nhựa đường và phun đều vào buồng trộn bằng bơm phun, trong khi hỗn hợp trong buồng trộn vẫn đang được trộn. Sau 36 - 45 giây trộn đều, nhóm thu được thành phẩm hỗn hợp bê tông nhựa có thể sẵn sàng đưa vào thi công.
 
Tiết kiệm chi phí, bảo vệ môi trường
 
Thành phẩm bê tông có phụ gia từ phế thải nhựa đã được nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm hiệu quả tại tỉnh lộ 421B đoạn chạy qua địa bàn huyện Quốc Oai (Hà Nội). Theo đó, nhóm đã rải thử nghiệm hỗn hợp nhựa bê tông trên đoạn đường dài 30m, rộng 3,25m. Kết quả cho thấy, sau một thời gian khai thác, đoạn đường sử dụng bê tông nhựa do nhóm sản xuất vẫn có bề mặt, độ đồng đều, bằng phẳng tốt hơn các vị trí lân cận sử dụng bê tông nhựa thông thường.
Nếu áp dụng trong thực tiễn, theo TS. Lương Xuân Chiểu, mỗi một km đường cấp III-ĐB, mặt đường bê tông nhựa rộng 11m có hai lớp bê tông nhựa với tổng chiều dày 12cm sẽ tiêu thụ 12,9 tấn nilon phế thải. “Như vậy sẽ giúp giải quyết một lượng rác thải đáng kể, đồng thời còn tiết kiệm được chi phí khi không phải sử dụng phụ gia tương ứng gần 800 triệu đồng” – TS. Chiểu nhấn mạnh.
 
Được biết, hiện nhóm vẫn đang tiếp tục triển khai các nghiên cứu bên lề để hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa với phụ gia từ phế thải nhựa.
 
Theo số liệu thống kê của Tổng cục Môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường), trong những năm gần đây, trung bình mỗi ngày cả nước phát sinh khoảng 12 triệu tấn rác thải, lượng rác tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh. Tại Hà Nội, tổng lượng rác thải ra ngoài môi trường khoảng 5.000 tấn/ngày. Nếu tính trung bình lượng nhựa có trong rác thải là 5% thì mỗi ngày, Hà Nội thải ra môi trường khoảng 100 tấn nhựa mà chỉ một phần nhỏ được tái chế thành bao gói hoặc đồ gia dụng.