Hàng 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. Nếu tận dụng được nguồn nguyên liệu từ chất thải nhựa sẽ là giải pháp vừa đem lại hiệu quả kinh tế vừa góp phần bảo vệ môi trường.

Trong giao thông vận tải, việc nghiên cứu sử dụng vật liệu thay thế từ chất thải nhựa đã được các quốc gia trên thế giới nghiên cứu từ rất lâu và đã kiểm chứng được hiệu quả. Tại Việt Nam, chất thải nhựa mới phần nào được ứng dụng trong chế tạo vật liệu xây dựng, lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng của chất thải nhựa trong các hoạt động giao thông vận tại còn nhiều khoảng không cần được nghiên cứu, phát triển.

Trên thế giới, 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.

Thực hiện nghiên cứu, 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 2 mm hoặc dạng miếng, mảnh sao cho kích thước nhỏ hơn 4 cm x 4 cm.

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%) sẽ cho ra hiệu quả cao nhấtCùng với đó, nhiệt độ trộn phụ gia phế thải nhựa được nhóm nghiên cứu tìm ra là từ 170 - 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 ải 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.

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, mức nhiệt ngoài trời cao, kết hợp hấp thụ nhiệt mặt đường sẽ gây chảy nhựa và suy yếu mặt đường.

Giải pháp đã được nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm thành công tại tỉnh lộ 421B đoạn qua địa bàn huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội. Theo đó, nhóm đã rải thử nghiệm hỗn hợp nhựa bê tông trên đoạn đường dài 30 m, rộng 3,25 m. Kết quả thử nghiệm 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.

Thi công thử nghiệm mặt đường nhựa sử dụng phụ gia là nhựa phế thải.

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 khác, nhưng vẫn bảo đảm khả năng chống 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. Nếu áp dụng trong thực tiễn, mỗi một km đường cấp III-ĐB, mặt đường bê tông nhựa rộng 11 m có hai lớp bê tông nhựa với tổng chiều dày 12 cm 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.

Giải pháp của nhóm nghiên cứu đã góp phần thực hiện Đề án tăng cường quản lý chất thải nhựa ở Việt Nam 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. Nhóm nghiên cứu mong muốn thời gian tới, các quy trình, thủ tục và tâm lý e ngại áp dụng công nghệ mới sẽ không còn là rào cản để giải pháp công nghệ sử dụng phế thải nhựa sản xuất bê tông nhựa được sử dụng rộng rãi hơn.