Startup từ MIT dùng robot AI biến rác thải nhựa thành vật liệu xây dựng siêu bền

“Sứ mệnh của chúng tôi là chuyển đổi rác thải nhựa thành các vật liệu composite bền vững để xây dựng 1 tỷ ngôi nhà,” A.J. Perez (tốt nghiệp khóa 2013, thạc sĩ 2014, tiến sĩ 2023), chủ tịch kiêm đồng sáng lập Atlas, đồng thời là nhà nghiên cứu tại MIT, cho biết. “Bạn không thể tách rời những vấn đề này. Chúng tôi không chỉ ở đây để xây nhà, và cũng không chỉ để tái chế nhựa. Cách xây dựng truyền thống đòi hỏi phải chặt cây, khai thác mỏ, tinh chế và hàng loạt hoạt động gây ô nhiễm khác. Chúng tôi muốn tránh tất cả những điều đó và giải quyết lượng nhựa đang đổ ra đại dương và các bãi chôn lấp. Chúng tôi đang biến những chai nhựa thành các công trình xây dựng.”

Các linh kiện của Atlas hiện đã được sử dụng để hỗ trợ xây dựng nhà kho, lán trại, sàn gỗ và cầu cảng. Gần đây nhất, công ty đã cung cấp cho Công binh Lục quân Hoa Kỳ các giàn composite tái chế sản xuất tại Mỹ để xây dựng một cây cầu dài 40 feet tại một vùng đất ngập nước ở Massachusetts.

Perez và đồng sáng lập Atlas, Matt Pouliot, dự định triển khai hàng nghìn hệ thống sản xuất robot AI của họ trên khắp thế giới. Một yếu tố then chốt cho quy mô đó là khả năng của công ty trong việc tái chế nhựa cấp thấp thành các linh kiện xây dựng mà không cần sử dụng nước.

“Đây là chìa khóa để phổ cập hóa việc tái chế,” Perez nói. “Giờ đây, mọi quốc gia trên thế giới, bất kể khả năng tiếp cận nguồn nước ra sao, đều có thể giải quyết vấn đề rác thải nhựa của họ. Chúng tôi nỗ lực nghiên cứu những vấn đề này trong thực tế, không chỉ trong phòng thí nghiệm. Khi bạn trao đổi với các quan chức chính phủ về việc thành lập một cơ sở tái chế mới, họ phải làm việc với cơ quan quản lý nước địa phương, xin giấy phép, v.v. Phần lớn công việc đó sẽ được lược bỏ với quy trình tái chế không dùng nước.”

Nghiên cứu vì tác động xã hội

Kể từ khi lấy bằng tiến sĩ tại MIT, Perez đã phát triển các kỹ thuật chế tạo tiên tiến cho nhà ở và các kỹ thuật mới trong tái chế nhựa. Năm 2019, ông thành lập MIT HAUS cùng với David Hardt, Giáo sư Sản xuất Ralph E. và Eloise F. Cross tại MIT.

“Mọi thứ bắt đầu với sứ mệnh đơn giản là hiện thực hóa việc sản xuất 1 tỷ ngôi nhà trong vòng 30 năm,” Perez chia sẻ. “Sau đó, chúng tôi nhận ra rằng các vật liệu cần thiết cho những ngôi nhà đó sẽ gây áp lực lớn như thế nào lên chuỗi cung ứng toàn cầu.”

Perez cho biết việc xây dựng những ngôi nhà đó bằng phương pháp truyền thống sẽ đòi hỏi phải tăng gấp đôi năng lực sản xuất toàn cầu đối với các vật liệu như bê tông, chưa kể đến việc đẩy nhanh tình trạng phá rừng trên toàn thế giới.

“Đó là lúc chúng tôi tìm ra giải pháp,” Perez nói. “Nhân loại đang đối mặt với một vấn đề lớn khác: 8 gigaton nhựa đã được sản xuất và đang gây ô nhiễm đại dương, sông ngòi và các thành phố. Chúng tôi quyết định kết hợp hai vấn đề hóc búa này lại với nhau.”

Perez gặp Pouliot, cựu thượng nghị sĩ bang Maine, và cả hai cùng thành lập Atlas để thương mại hóa công nghệ mà Perez đã phát triển tại MIT. Các nhà sáng lập đã làm việc với Văn phòng Cấp phép Công nghệ của MIT và kể từ đó đã hợp tác với các nhà nghiên cứu tại các trường đại học khác để độc lập phát triển công nghệ cho nền tảng sản xuất robot của công ty, mà họ gọi là Atlas Factory Stack.

Đầu tiên, nhựa dùng một lần từ chai nước và các vật dụng khác được nghiền nhỏ và đưa vào hệ thống Atlas, tại đây chúng được nấu chảy và kết hợp với sợi thủy tinh sản xuất tại Mỹ để tạo độ bền cao hơn gỗ. Từ đó, một máy in 3D quy mô lớn sẽ tạo ra các bộ phận, bao gồm các giàn cho sàn, tường, mái nhà và cầu.

Thông qua nghiên cứu tại MIT, Perez đã chứng minh rằng các giàn composite lớn có thể được in trong vòng chưa đầy 13 phút và chịu được tải trọng hơn 4.000 pound, vượt qua các tiêu chuẩn xây dựng quan trọng.

“Tại MIT, chúng tôi đã chứng minh có thể sản xuất từ 60 đến 80 pound linh kiện mỗi giờ, và các hệ thống chúng tôi đang chỉ định trong các nhà máy Atlas hoạt động ở mức 150 đến 200 pound mỗi giờ,” Perez cho biết. “Nền tảng sản xuất robot của chúng tôi có tiềm năng sản xuất mỗi bộ phận với chi phí thấp hơn so với ép phun, đồng thời linh hoạt và thuận tiện hơn nhiều. Ví dụ, chúng tôi có thể sản xuất các bộ phận theo thứ tự ngược lại để chúng được đặt trên pallet hàng hóa thành phẩm ngay cạnh máy.”

Các nhà sáng lập hình dung Atlas như một nhà cung cấp công nghệ cho phép tạo ra các nhà máy sản xuất nhà ở gần bất cứ nơi nào cần xây dựng. Hiện nay, mỗi đơn vị nhà máy Atlas có khả năng sản xuất các thành phần khung kết cấu cho khoảng một ngôi nhà nhỏ mỗi ngày.

“Cách làm cũ là một nhà máy khổng lồ ở Trung Quốc sản xuất hàng loạt một loại linh kiện rồi vận chuyển đi xa,” Perez nói. “Tôi không nghĩ điều đó tốt cho hành tinh. Một lý do khác khiến chúng tôi không sử dụng ép phun là yếu tố kinh tế: Các siêu nhà máy không tạo ra nhiều việc làm và có lượng khí thải carbon cao hơn nhiều. Chúng tôi muốn mô hình này được bản địa hóa để mang lại lợi ích cho cộng đồng địa phương. Nhựa đã có mặt ở khắp mọi nơi. Atlas càng gần địa phương, chi phí và dấu chân carbon càng thấp.”

Vươn ra toàn cầu

Nhựa có độ bền lâu hơn nhiều so với gỗ, đặc biệt là trong các ứng dụng tiếp xúc với đất hoặc nước. Điều đó làm tăng thêm lợi ích về môi trường cho công ty.

“Nếu bạn đưa một vật liệu vào thế giới xây dựng và nó hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình, nó sẽ được sử dụng trong một thời gian rất dài và không cần phải tái chế lại trong một thời gian rất dài nữa,” Pouliot nói. “Điều đó rất quan trọng vì khi bạn tái chế một thứ gì đó nhiều lần, nó sẽ bị thoái hóa. Đây là một trong những trường hợp sử dụng bền vững nhất cho các sản phẩm hóa dầu tái chế.”

Cây cầu của Atlas hợp tác với Công binh Lục quân đã được lắp đặt trong chưa đầy một ngày. Các nhà sáng lập cũng đang đàm phán với các đối tác nhượng quyền quốc tế để triển khai Atlas Factory Stack trên toàn cầu.

“Để hoàn thành sứ mệnh của mình, tôi tin rằng sẽ không phải là một công ty ở xa nào đó thống trị ngành công nghiệp này,” Perez nói. “Mà sẽ là mỗi quốc gia tận dụng Atlas Factory Stacks để tạo ra việc làm tái chế tại địa phương, việc làm tại nhà máy địa phương, việc làm xây dựng tại địa phương và kích thích nền kinh tế của họ bằng vật liệu tại chỗ.”