Nhựa là gì? Tại sao rác thải nhựa trở thành vấn nạn?

   Một nhóm vật liệu hiện được gọi chung là plastic (nhựa) đóng một vai trò chủ chốt trong việc mang lại các lợi ích kinh tế xã hội cho cuộc sống hiện đại. Các sản phẩm từ plastic đã vượt xa hầu hết các vật liệu khác từ những năm 1950.
   Vậy nhựa là gì? Ngày nay, tất cả mọi người ở bất cứ đâu, mỗi ngày, đều tiếp xúc với chúng. Nhựa đã trở thành vật liệu phù hợp của nền kinh tế hiện đại vì một số lý do: tính sẵn có, tính linh hoạ và trên hết, chúng gần như không có đối thủ với một đặc tính tuyệt vời, chính là chi phí thấp.

   “Nhựa”, cái tên này giờ đây đã dán mác cả sự danh tiếng lẫn khét tiếng cho nhóm vật liệu này, nguyên do nổi lên từ thuộc tính vật lý đặc thù xác định mức độ linh hoạt của chúng: tính dẻo. Quy trình xử lý nhựa phần lớn là sử dụng nhiệt, chúng được đưa vào khu vực xử lý, bằng các công nghệ điêu khắc hiện đại, chúng được kéo thành sợi, các tấm phim và vô vàn những hình dạng phức tạp đáng kinh ngạc khác. Những thao tác (ít nhất là về mặt lý thuyết) được lặp đi lặp lại nhiều lần, và điều đó đã giúp nhựa trở thành một ứng cử viên sáng giá cho mục đích tái chế - nhưng tất cả không chỉ có thế.
   Dẻo là một đặc tính hiện diện ở một loạt các loại vật liệu bao gồm kim loại, mô của người hoặc sợi tự nhiên. Nhờ sự xuất hiện của nền công nghiệp hóa học polymer mà tính khả dụng của nó được mở rộng trên quy mô lớn. Hóa ra, có nhiều polymer mang tính chất dẻo đến thế. Từ những thành phần và quá trình xử lý nhựa, chúng ta có thể tạo ra chúng với số lượng vô cùng lớn, đáng tin cậy mà chi phí và giá cả rất phải chăng cùng với những tính năng tuyệt vời, đạt được hầu hết các tính chất vật lý mà chúng ta mong muốn.

   Nhiều polyme (tiếng Latin có nghĩa là “nhiều đơn vị”) thể hiện tính dẻo - nhưng chúng không giống nhau. Bản chất của chúng cơ bản là tập hợp các chuỗi lớn từ các đơn vị riêng lẻ (sự sống của chúng được mã hóa trong polymers) thông qua các quá trình và có mối liên hệ mật thiết đến sự tiến hóa của con người. Các nhà khoa học đã sử dụng các phản ứng hóa học để tìm cách chế tạo chúng ở cấp độ công nghiệp theo phương thức cho phép chúng ta sử dụng không chỉ những khối xây dựng tương tự nhau mà là cả một cụm được mở rộng đáng kể. Các đuôi theo sau “Poly - ” cho chúng ta biết chúng là gì, thành phần của chúng.
   Nhựa trở thành cái tên quen thuộc khi chúng xuất hiện trong vô số các vật dụng hàng ngày. Polymers tổng hợp trong cuộc sống của chúng ta được mô tả dựa trên các đặc tính phổ biết nhất là: dẻo, cứng, đàn hồi, ngoài ra chúng còn có điện phát quang (như màn hình TV OLED), kỵ nước đồng thời oleophobic (trên các dụng cụ nấu ăn chống dính), cách điện (cho hệ thống dây điện) hoặc sinh trắc học (da nhân tạo). Chúng đều là polymers và hầu hết đều thể hiện tính dẻo.
   Sự hiểu biết của chúng tôi về cách xây dựng các phân tử lớn, và đặc biệt là các đơn vị nhỏ để gắn kết với nhau, đã phát triển cộng sinh với ngành công nghiệp hóa dầu hiện đại. Có rất nhiều nguồn khai thác khác nhau cung cấp cho các khối xây dựng này, tuy nhiên, hơn 90% polymer tổng hợp được làm từ các nguồn hóa thạch. Sản phẩm của chúng bao gồm một loạt các phản ứng đã được tối ưu hóa cho năng suất, tính chọn lọc, độ bền.
   Một sản phẩm hóa dầu cơ bản và là vua của sự linh hoạt kỹ thuật: ethylene. Ethylene dồi dào là nguồn gốc của hầu hết các polyme tổng hợp được biết đến ngày nay, và có thể được lấy từ dầu mỏ, khí đốt tự nhiên hoặc mía. Tính kinh tế và độ tin cậy của việc sản xuất vật liệu hiện đại phụ thuộc nhiều vào quy mô. Không có quy mô chúng tôi đã đạt được trong việc chuyển đổi dầu khí hoặc khí đốt, hầu hết các nguồn thay thế vẫn không liên quan. Và vì các tính chất của polyme được xác định bởi thành phần và cấu trúc của chúng, chứ không phải bởi nguồn gốc của chúng, cùng một loại polymer (ví dụ: một loại polyetylen cụ thể) sẽ hoạt động giống nhau cho dù được làm từ dầu hay là nguồn tái tạo như mía. Cả hai nguyên liệu gốc đều có cùng tính chất khi được tái chế. Và cả hai có thể dẫn đến các polymer cho thấy khả năng phân hủy sinh học hoặc tương thích sinh học.
   Các loại polymer – hay còn được người tiêu dùng quen thuộc với cái tên “nhựa” – được sử dụng nhiều nhất là: polyetylen terephthalate (PET), polyetylen có mật độ khác nhau (PE: LDPE, LLDPE, HDPE), polypropylen (PP), polystyrene (PS), polyvinyl clorua (PVC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), axit polylactic (PLA), polyamit (PA), polycarbonate (PC) và polyurethan (PU). Năm nhóm đầu chiếm khoảng 75% tổng số các loại nhựa được sử dụng, là nhựa nhiệt dẻo và theo nguyên tắc thì chúng có thể đem đi tái chế cơ học.
   Yếu tố cuối cùng làm nên sự nổi tiếng cho hiệu suất của các vật liệu dường như đồng nhất này, một số biến đổi thường bị bỏ qua nhưng lại rất quan trọng diễn ra tại thời điểm hoặc ngay trước khi các bộ phận được chế tạo. Chúng bao gồm sự kết hợp của các chất phụ gia (màu sắc, chất tăng cường xúc giác, chất làm cứng, chất chống vi trùng), phân lớp (để kết hợp các tính chất của các màng khác nhau) và kim loại hóa hoặc sửa đổi bề mặt (để cho phép phủ).
   Vào thời điểm chúng được triển khai cho các ứng dụng, các tác phẩm đã tăng độ phức tạp khá đáng kể. Sau những sửa đổi này, nhựa thể hiện các đặc tính hiệu suất khác nhau (ví dụ: một túi khoai tây chiên nhẹ, linh hoạt, gần như trơ với  độ ẩm, không khí hoặc vi khuẩn; nó cũng trơ về mặt hóa học, có thể bịt kín bằng nhiệt và rất rẻ tiền). Những đặc điểm này cũng liên quan đến nhau (ví dụ, làm giảm tính trơ hóa học sẽ khiến cho sản phẩm khó giữ được nguyên vẹn và nhanh bị phân hủy hơn). Sự tương tác lẫn nhau giữa các tính chất tạo nên các thách thức công nghệ cho việc cải tiến vật liệu.
 

 

   Nhờ có nhựa, vô số sinh mạng được cứu thông qua các ứng dụng của chúng trong dịch vụ chăm sóc sức khỏe – từ các thiết bị y tế phức tạp hay các cơ quan nhân tạo thông qua các dây ống và bơm kim tiêm, cho đến màn lưới chống muỗi gây bệnh sốt rét. Sự phát triển của năng lượng sạch từ các tuabin gió và các tấm pin mặt trời đã được hỗ trợ rất nhiều bởi nhựa và các vật liệu nhẹ đã giúp việc vận chuyển tiết kiệm năng lượng hơn.
   Nhưng sự rẻ tiền của nhựa, khiến nó trở nên tiện lợi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, cũng khiến nó trở nên phổ biến, dẫn đến một trong những thách thức môi trường lớn nhất hành tinh của chúng ta.

   Khi trọng lượng của bao bì trở thành vấn để, khi mà hình dạng bao bì trở thành đặc điểm nhận diện thương hiệu, khi sự cần thiết của con dấu để bảo toàn sự nguyên vẹn của thực phẩm và đồ uống, thì các ngành công nghiệp tiêu dùng đã chuyển sang sử dụng polymer để đóng gói. Và thông qua sự hợp nhất rộng rãi này, chúng tôi đã phải đối mặt với sự đánh đổi quan trọng:
   -    Polymer thường bền hơn nhiều so với tuổi thọ dự kiến của chúng. Sự khác biệt này khá lớn trong bao bì dành cho thực phẩm và bao bì hàng tiêu dùng, nơi mà chúng ta có những vật liệu với tuổi thọ lên đến hàng chục hàng trăm năm, trong khi thời gian sử dụng chỉ vài tháng, thậm chí là vài ngày.
   -    Các polymer giảm hiệu suất trong một đặc tính nhất định (ví dụ: tuổi thọ ngắn hơn) thường đắt hơn để sáng chế công thức, chế tạo và sản xuất thành phẩm.
   -    Polymer thường được sản xuất và sử dụng với tỷ lệ cao hơn nhiều so với khả năng xử lý vật liệu sau sử dụng. Bên cạnh đó, nguồn vốn đầu tư cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng (thu thập, phân tách, quy trình) lại quá nhiều so với nguồn đầu tư cho các mô hình kinh tế thực sự có hiệu quả, điều này tiếp tục cản trở khả năng xử lý vật liệu sau sử dụng của chúng tôi.
   -    Polymer tồn tại quá nhiều và tồn tại theo cách quá khác so với các nguồn nguyên liệu khác.
   -    Vật liệu tái sử dụng thường không đáp ứng hiệu suất của vật liệu nguyên chất.
   -    Vật liệu tái sử dụng thường đắt hơn vật liệu nguyên chất.
   Bao bì thải ra một lượng nhựa vô cùng lớn, chiếm một nửa tổng số rác thải toàn cầu. Do sự đánh đổi ở trên, các polymer hoạt động kém khi chúng tích tụ trong môi trường và gây ra thay đổi bất lợi.

   Không có một sự thống nhất toàn cầu nào về các vật liệu tốt hơn hay xấu hơn. Một tiêu chí hiệu suất môi trường thôi là không đủ để so sánh, vì các vật liệu có tác động tương đối khác nhau trên các tiêu chí hiệu suất môi trường khác nhau. Để hiểu một cách toàn diện về cách sử dụng các vật liệu này tác động đến môi trường tự nhiên như thế nào, cần phải phân tích vòng đời toàn diện (LCA – life cycle analyses) của chúng. Những tài khoản này sử dụng tài nguyên và khí thải trong các giai đoạn khác nhau của vòng đời sản phẩm, từ khai thác nguyên liệu thô cho đến xử lý vật liệu, sản xuất, phân phối, sử dụng, sửa chữa và bảo trì, cũng như xử lý hoặc tái chế.
   Lãng phí xảy ra khi chúng tôi không thể khai thác hết gía trị của các vật liệu theo mục đích sử dụng của chúng. Trong trường hợp của các polymers, chúng tôi đã không thể làm việc đủ nhanh, đó là lý do tại sao chúng tôi chứng kiến sự tràn lan (rỏ rỉ, theo nghĩa đen) trong toàn bộ vòng đời của các polymers tổng hợp. Những vật liệu này đang tạo ra gánh nặng nghiêm trọng cho môi trường, với khoảng 3% chất thải nhựa đổ ra các đại dương trên toàn cầu theo nhiều đường mỗi năm.
   Trong các đại dương của chúng ta, nhựa phế thải đến từ cả hai nguồn trên đất liền và hàng hải: chủ yếu là lưới đánh cá, dây câu, dây thừng hoặc các bộ phận của tàu. Các nguồn hàng hải này thải ra khoảng 20 – 30%  tổng lượng chất thải nhựa ra đại dương, còn nguồn chất thải từ đất liền thì chiếm đa số với tỷ lệ 70 – 80%.
   Chính vì sự phức tạp này, nhiều phản ứng đã được đưa ra để giải quyết ô nhiễm nhựa, từ các chiến thuật khắc tức thời đến các chiến lược dài hạn. Chúng bao gồm cơ sở đề xuất của Cam kết toàn cầu về kinh tế nhựa mới (New Plastics Economy Global Commitment), đỉnh cao của nỗ lực kéo dài bốn năm do Quỹ Ellen MacArthur lãnh đạo: Loại bỏ – Đổi mới – Lưu hành.
   Chính phủ đang từng bước loại bỏ các bao bì nhựa có về đề hoặc không cần thiết thông qua các quy định và các chính sách hành động khác. Các chỉ thị cấm sử dụng túi nhựa trong các túi mua sắm, ống hút và các vật dụng khác sử dụng đơn lẻ hoặc có hạn sử dụng ngắn, đã được áp dụng ở các đô thị, một số quốc gia và sớm thôi, sẽ là trên toàn cầu.
   Có vài tranh luận về sự cần thiết của việc cần nhiều đổi mới hơn. Nghiên cứu là rất cần thiết trong phát triển sản phẩm, trong đó những thách thức bao gồm gỡ rối các tiêu chí hiệu suất trong vật liệu, phát triển các tác phẩm hoặc công thức mới, và hiểu sâu hơn về hóa học phân hủy. Nghiên cứu về công nghệ quá trình là cần thiết để phát triển hơn nữa các quá trình cơ học, sinh học và đặc biệt là hóa học sẽ biến các vật liệu sau sử dụng thành tài nguyên quý giá.
   Có thể cho rằng, hầu hết sự quan tâm hiện nay hướng vào sự lưu hành, chúng tôi hướng đến số lượng các quy trình lãng phí nguyên liệu và tái thiết lập giá trị của nhựa lãng phí chưa biết là cung cấp nguồn năng lượng carbon cao hay là cung cấp nguyên liệu cho vật liệu mới. Trên toàn cầu, 18% nhựa được tái chế, gần như tăng lên từ con số 0 vào năm 1980. Trước năm 1980, tái chế và thiêu hủy nhựa là không đáng kể; 100% do đó đã bị loại bỏ. Tỷ lệ thiêu hủy từ năm 1980 và tỷ lệ tái chế từ năm 1990 trung bình mỗi năm tăng 0,7%.
 

 

   Tuy nhiên, những con số đó không thể nói lên toàn bộ câu chuyện. Mặc dù tỷ lệ tái chế có thể cao tới 70% trong trường hợp PET (ví dụ: chai nước giải khát) thông qua các con đường cơ học và hóa học, PVC và PS vẫn còn nhiều thách thức, với tỷ lệ ở mức thấp. Các vấn đề về định dạng - kích thước hoặc hình dạng nhất định vẫn còn quá khó để phục hồi (ví dụ giấy gói thực phẩm nhỏ, kẹo cao su) mà không có bộ sưu tập chuyên dụng.

   Việc đưa khái niệm kinh tế tuần hoàn vào các hành động cụ thể sẽ đòi hỏi cam kết của các cổ đông từ mọi phía. Chỉ bằng cách thông qua hành động hợp tác trong việc thiết kế, triển khai, giám sát và đánh giá các can thiệp có hệ thống, chúng tôi mới đạt được tác động cần thiết ở quy mô khu vực và toàn cầu. Hiệp hội Đối tác Hành động Nhựa Toàn cầu (The Global Plastic Action Partnership), được tạo ra từ sự hợp tác giữa các nhà lãnh đạo khu vực công và tư nhân và được tổ chức tại Diễn đàn Kinh tế Thế giới (World Economic Forum), được thành lập năm ngoái để đạt được mục đích này. Nó đang đưa các chính phủ, ngành công nghiệp và xã hội dân sự cùng nhau chuyển đổi các mục tiêu và cam kết thành chính sách và thực hiện; bắt đầu với Indonesia, nơi đã cam kết giảm 70% mảnh vụn nhựa thải ra biển.
   Các sáng kiến khác bao gồm Loop, nhằm thúc đẩy bao bì tiêu dùng có thể tái sử dụng và Liên minh chấm dứt chất thải nhựa (Alliance to End Plastic Waste), một nhóm gồm gần 30 công ty trên toàn thế giới đang tìm cách giảm và loại bỏ rác thải nhựa ra môi trường, đặc biệt là đại dương.
   Nếu chúng ta muốn giữ lợi ích của nhựa mà không ảnh hưởng đến hành tinh của chúng ta, chúng ta cần hiểu cách quản lý chúng. Với sự quản lý tốt, một nền kinh tế nhựa mới sẽ đạt được năng suất tối đa và giữ được giá trị, đồng thời giảm thiểu các hậu quả tiêu cực về môi trường mà việc mất kiểm soát hệ thống của họ gây ra.
   Điều này đòi hỏi một cái nhìn đa chiều về nền kinh tế toàn cầu : vật liệu; chính sách (tài chính và tài chính, lao động, môi trường và năng lượng); một cam kết mạnh mẽ để đổi mới và phát triển cơ sở hạ tầng; nhận thức cộng đồng và sự tham gia; và đặc biệt là suy nghĩ lại về các ưu đãi kinh tế đằng sau việc ra quyết định. Và các can thiệp, trong hệ thống phức tạp này, không chỉ cần được nhiều người tham gia, quan trọng trên hết, chính là sự hành động phối hợp.