2. Tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Công nghệ Môi
trường (ENTEC)
3. Chủ nhiệm nhiệm vụ: Vũ
Thành Nam
Đồng chủ nhiệm nhiệm vụ: Phùng Chí Sỹ
4. Mục tiêu và nội dung chính của nhiệm vụ:
Mục
tiêu nghiên cứu:
- Đánh giá
hiện trạng phát sinh chất thải nhựa (PP, PS) và ước tính tổng khối lượng chất
thải nhựa phát sinh từ sinh hoạt, thương mại, dịch vụ trên địa bàn tỉnh Đồng
Nai
- Nghiên cứu chế tạo chất thải nhựa làm nguyên
liệu phối trộn bê tông trong xây dựng thân thiện với môi trường
Nội
dung nghiên cứu chính:
- Xây dựng thuyết minh chi
tiết đề tài
- Điều tra, khảo sát, đánh
giá hiện trạng phát sinh rác thải nhựa PES/PA, PS trên địa bàn tỉnh Đồng Nai
- Phân loại và sơ chế các
loại nhựa xốp (PS) và nhựa sợi (PES/PA) trong rác thải
- Nghiên cứu chế tạo và khảo
sát đo đạc tính năng của sản phẩm nghiên cứu (bê tông nhẹ và bê tông cốt sợi)
- Đánh giá xu thế sử dụng bê
tông nhẹ và bê tông cốt sợi thay thế cho bê tông truyền thống
- Tiến hành thực nghiệm bê
tông nhựa thải thực tế tại địa phương, cụ thể là huyện Xuân Lộc.
- Hội thảo phổ biến kết quả
đề tài
- Viết báo cáo tổng hợp đề tài
5. Lĩnh vực nghiên cứu: Kỹ thuật và công nghệ (mã
số …)
6. Phương pháp nghiên cứu:
(1). Các phương pháp chung:
- Phương pháp
nghiên cứu lý thuyết: Đề tài tiến hành sưu tập và nghiên cứu một khối lượng
lớn các tài liệu, tư liệu, sách báo khoa học về sử dụng các loại nhựa phế thải
trong sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và sản xuất bê tông nhẹ, bê tông cốt
nhựa nói riêng.
- Phương pháp kế
thừa: Đó là việc khái quát hoá, tổng hợp hoá các công trình nghiên cứu, các
mô hình tái chế nhựa mà các nhà khoa học đã nghiên cứu trên thế giới và tại
Việt Nam. Các kinh nghiệm từ các công trình nghiên cứu trong thời gian qua sẽ
được kế thừa trong quá trình thực hiện đề tài này.
- Phương pháp
điều tra, khảo sát thực tế để thu thập thông tin: Việc khảo sát
thực tế các đối tượng phát sinh rác thải nhựa, các cơ sở thu mua, tái chế,
xử lý và tiêu hủy nhựa.
- Phương pháp
thống kê nhằm thu thập và xử lý các số liệu về hoạt động phát sinh rác thải
nhựa và quản lý rác thải nhựa. Phương pháp này rất hữu ích trong việc
phân tích tổng hợp các tài liệu, số lượng, thành phần, hiên trạng, …
một cách đầy đủ, không bị thiếu sót.
- Phương pháp
thống kê, phân tích và so sánh: Các số liệu, thông tin sơ cấp và
thứ cấp sẽ được thống kê bằng MS Word và Excel và trình bày ở dạng
bảng, biểu và sơ đồ. Từ các thông tin này, việc so sánh lượng phát
thải nhựa giữa các hoạt động sẽ được phân tích nhằm hình thành các
giải pháp chính sách và công nghệ cho định hướng giảm phát thải nhựa
trong tương lai;
- Phương pháp
đánh giá nhanh: Căn cứ vào số liệu điều tra thực tế, nguồn số liệu thu
thập được từ các sở, ban ngành, huyện thị có thể ước tính được hệ số phát thải
nhựa, từ đó đánh giá được tổng khối lượng rác thải nhựa phát sinh trên địa bàn
tỉnh Đồng Nai..
- Phương pháp
chuyên gia: tham khảo ý kiến chuyên gia để thay đổi, chỉnh sửa và
bổ sung nội dung báo cáo cho phù hợp, đạt mức độ khoa học cao, thông
qua các hội thảo khoa học.
(2). Phương pháp thử nghiệm:
1). Làm sạch
nhựa xốp phế thải (PS), nhựa tổng hợp phế thải (PES/PA):
- Vật tư, thiết bị sử dụng: Chất
tẩy rửa, nước, điện, máy ly tâm.
- Kết quả đạt được: Sạch dầu mỡ và các chất bẩn khác, hàm
lượng ẩm < 0,5%
2). Chế tạo các hạt xốp có
kích thước theo yêu cầu từ loại xốp nhựa thải đã làm sạch:
- Vật tư, thiết bị sử dụng:
Điện, máy băm, máy tuyển phân loại kích thước hạt
- Kết quả đạt được: chế
tạo được kích thước hạt xốp nhựa từ 2 đến 20 mm
3). Chế tạo sợi tổng hợp có
kích thước theo yêu cầu từ loại vải, sợi phế thải đã làm sạch:
- Vật tư, thiết bị sử dụng: Điện,
máy xé đánh tơi sợi, máy tuyển phân loại kích thước hạt
- Kết quả đạt được: chế tạo được kích thước sợi có đường kính
từ 0,02 đến 0,05 mm; chiều dài sợi từ 5 đến 30 mm
4).
Nghiên cứu tỷ lệ thành phần tối ưu cùa chất kết dính, nước, xốp
nhựa, phụ gia và điều kiện gia công để bê tông nhẹ có tính năng tốt
nhất:
- Vật tư, thiết bị sử dụng: Xi măng PC40, Xốp phế thải (PS), chấ́t tăng độ nhớt,
một số phụ gia hóa chất khác, máy
trộn, khuôn tạo mẫu, điện, nước....
- Kết quả đạt được: Chế tạo
thử nghiệm với loại xốp (PS) và phụ gia khác nhau để tìm ra tỷ lệ
thành phần tối ưu. Bê tông xốp nhựa tứ rác thải dự kiến phải đạt
một số chỉ tiêu kỹ thuật chính sau: Tỷ trọng: 400-1.600 kg/ m3,
Cường độ chịu nén: 5-40 kg/cm2, Cường độ chịu uốn: 2-8 kg/cm2,
Hệ số cách nhiệt: 5-10 W/m0C, Cách âm: 3 Db cho chiều dày 10
cm.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của quá
trình làm sạch xốp nhựa đến chất lượng bê tông nhẹ. Chế tạo khoảng
72 mẫu để thử nghiệm.
- Nghiên cứu chế tạo phụ gia
(Chất liên diện) phù hợp với xốp nhựa PS nhằm cải thiện tính năng bê
tông nhẹ. Chế tạo khoảng 30 mẫu để thử nghiệm.
- Nghiên cứu tỷ lệ thành phần
tối ưu của nước, xốp nhựa (PS), phụ gia và điều kiện gia công để bê
tông nhẹ có tính năng tốt nhất, nghiên cứu này dựa trên cơ sở Mac bê tông
200. Chế tạo khoảng 120 mẫu để thử nghiệm.
5). Nghiên cứu tỷ lệ thành
phần tối ưu cùa chất kết dính, nước, sợi tổng hợp, phụ gia và điều
kiện gia công để bê tông cốt sợi có tính năng tốt nhất:
- Vật tư, thiết bị sử dụng: Xi măng PC40, Sợi nhựa PES/PA, chất giảm
sức căng bề mặt sợi – bê tông, một số phụ gia hóa chất khác, máy
trộn, khuôn tạo mẫu, điện, nước....
- Kết quả đạt được: Chế tạo thử nghiệm với loại sợi tổng hợp
(PES/PA) và phụ gia khác nhau để tìm ra tỷ lệ thành phần tối ưu. Bê
tông cốt sợi tổng hợp tứ rác thải dự kiến phải có một số chỉ tieu
kỹ thuật chính sau: Tỷ trọng: 2.200-2.300 kg/ m3, Cường độ
chịu nén: 200-300 kg/cm2, Cường độ chịu uốn: 20-40 kg/cm2,
Cường độ chịu kéo 30-50 kg/cm2.
- Nghiên cứu đề xuất công nghệ
làm sạch các loại vải, sợi tổng hợp (PES/PA) từ rác thải. Chế tạo
khoảng 144 mẫu để thử nghiệm.
- Nghiên cứu chế tạo phụ gia
(Chất liên diện) phù hợp với sợi tổng hợp PES/PA nhằm cải thiện
tính năng bê tông cốt sợi. Chế tạo khoảng 60 mẫu để thử nghiệm.
- Nghiên cứu tỷ lệ thành phần
tối ưu của nước, sợi tổng hợp, phụ gia và điều kiện gia công để bê
tông cốt sợi có tính năng tốt nhất, nghiên cứu này dựa trên cơ sở Mac bê
tông 200. Chế tạo khoảng 240 mẫu để thử nghiệm.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của quá
trình làm sạch sợi tổng hợp đến chất lượng bê tông cốt sợi. Chế
tạo khoảng 60 mẫu để thử nghiệm.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của
kích thước sợi tổng hợp (Đường kính, chiều dài sợi) đến chất lượng
bê tông cốt sợi : Chế tạo khoảng 60 mẫu để thử nghiệm.
6). Phân tích làm rõ được tính
chất của nhựa xốp (PS) phục vụ cho sản xuất bê tông nhẹ: Tạp chất, độ thấm
nước, độ kéo đứt. Chế tạo khoảng 33 mẫu để thử nghiệm.
7). Phân tích làm rõ được tính
chất của sợ nhựa (PES/PA) phục vụ cho sản xuất bê tông cốt sợi: Tạp chất, độ
kéo đứt, độ thấm nước. Chế tạo khoảng 66 mẫu để thử nghiệm.
8). Nghiên cứu chế tạo phụ gia
(Chất liên diện) phù hợp (Với toại
xốp nhựa PS) nhằm cải thiện tính năng bê tông nhẹ. Chế tạo khoảng 30
mẫu để thử nghiệm.
9). Nghiên cứu chế tạo phụ gia
(Chất liên diện) phù hợp (Với
tloại sợi tổng hợp PES/PA) nhằm cải thiện tính năng bê tông cốt sợi.
Chế tạo khoảng 60 mẫu để thử nghiệm.
10). Thiết lập đơn pha chế tối ưu và quy trình
công nghệ chế tạo bê tông nhẹ từ xốp nhựa thải: Chế tạo khoảng 30
mẫu để kiểm định tính ổn định của quy trình.
11). Thiết lập đơn pha chế tối
ưu và quy trình công nghệ chế tạo bê tông cốt sợi tổng hợp từ rác
thải nhựa: Chế tạo khoảng 60 mẫu để kiểm định tính ổn định của quy
trình.
Định mức các nguyên liệu, vật liệu, hóa
chất cho mỗi thì nghiệm dựa vào dung dích thiết bị trộn 5 lít
(3). Các phương pháp đo đạc tính năng cơ
lý của nhựa và các mẫu bê tông nhẹ và bê tông cốt nhựa:
Chế tạo mẫu, đo đạc trong phòng thử
nghiệm, đối chứng với các sản phẩm hiện có trên thị trường và các
tiêu chuẩn kỹ thuật bê tông của Việt Nam hoặc khu vực hoặc thế giới. Một số chỉ tiêu đặc trưng như độ hút nước của bê tông
được xác định theo TCVN 3113:1993; diện tích chịu nén, tải trọng phá hủy, cường
độ chịu nén của bê tông nhẹ và bê tông cốt sợi được xác định theo TCVN
3118:1993. Các thông số đánh giá vật liệu sẽ được thực hiện theo các tiêu chuẩn
Việt Nam hay các tiêu chuẩn ngành do Bộ Xây dựng ban hành, bao gồm:
- Yêu cầu kỹ thuật: TCVN
9029: 2017; TCVN 316: 2004; TCVN 7959: 2011.
- Xác định khối lượng
riêng: ASTMC 1185.
- Xác định giới hạn bền
uốn và nén: TCVN 6016: 2011.
- Độ trương nở khi ngâm
trong nước 24 giờ: JIS A 5420.
- Hệ số dẫn nhiệt K: ASTM
C117.
- Xác định độ cách âm
STC: BS 2750.
- Xác định khả năng chống
cháy: BS 476.
- Một số quy chuẩn ngành
khác.
(4).Các phương pháp đo đạc tạp chất
trong nhựa phế thải:
Các tạp chất ô nhiễm trong nhựa phế thải sẽ được
phân tích theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9239:2012 về Chất thải rắn - Quy trình
chiết độc tính. Các phương pháp phân tích tạp chất nguy hại còn được nêu trong
các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại do Bộ Tài nguyên
và Môi trường ban hành (QCVN 07:2009/BTNMT, QCVN 50:2012/BTNMT).
7. Kết quả dự kiến:
- Sản phẩm Dạng I:
+ 04 mẫu phiếu điều tra: doanh nghiệp, tổ chức, hộ gia
đình, cá nhân
+ Quy trình chế tạo nguyên liệu hạt xốp và sợi
tổng hợp từ rác thải để sản xuất bê tông nhẹ và bê tông cốt sợi
+ Thiết lập đơn pha chế và quy trình công nghệ
chế tạo bê tông nhẹ và bê tông cốt sợi từ rác thải
+ Chế tạo thành công bê tông nhựa đáp ứng tiêu chuẩn
kỹ thuật Việt Nam hoặc khu vực hoặc thế giới
+ Sản phẩm ứng dụng thực nghiệm: Trải bê tông nhựa tái
chế (bê tông cốt sợi) cho một đoạn đường khoảng 200 m2 (L=100m,
B=2m, H=20cm) được thực hiện tại Ấp 1 xã Xuân Tâm, huyện Xuân Lộc.
- Sản phẩm Dạng II:
+ Thuyết minh chi tiết được duyệt
+ Báo cáo
Hội đồng KH&CN tư vấn tự đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ.
+ Báo cáo tổng hợp kết quả thực hiện nhiệm vụ (bao gồm
báo cáo chính và báo cáo tóm tắt)
+ Báo cáo kết quả điều tra và bộ số liệu điều tra về
phát thải nhựa.
+ Báo cáo hiện trạng phát sinh, quản lý tái chế CTR
chất thải nhựa
+ Báo cáo đánh giá được xu thế sử dụng bê tông nhựa
thải thay thế cho bê tông thông thường
- Sản phẩm Dạng III:
+ Báo cáo kết quả Hội thảo khoa học
+ 02 bài báo khoa học liên quan đến kết quả nghiên cứu của đề tài.
+ 02 Thạc sỹ thuộc
chuyên ngành Công
nghệ, kỹ thuật môi trường.
- Sản phẩm khác:
+ Đĩa CD chứa toàn bộ kết
quả nghiên cứu của đề tài.
+ Giấy chứng nhận đăng ký
kết quả thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ.
8.
Thời gian bắt đầu dự kiến và thời gian kết thúc dự kiến: 18 tháng (từ tháng 11 năm 2020 đến tháng 04 năm 2022)