‘Nhựa sống’ thân thiện môi trường chứa đựng mầm mống hủy diệt của chính nó

Bào tử là dạng tiềm ẩn được một số loại vi khuẩn hấp thụ, thường là khi thiếu chất dinh dưỡng. Chúng được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài cứng cáp cho phép sống sót ở nhiệt độ cao, áp suất cao, khô hạn và hóa chất ăn da. Điều này khiến chúng trở thành một trong những dạng sống có sức đề kháng cao nhất. Chúng có thể duy trì trạng thái không hoạt động trong nhiều năm, thậm chí nhiều thế kỷ, chỉ hoạt động trở lại khi được kích hoạt bởi các tín hiệu môi trường phù hợp.

Một số vi khuẩn cũng được biết đến là có thể phân hủy rác thải nhựa, ngăn chúng tồn tại trong môi trường. Các nhà khoa học từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã lấy bào tử của những loại vi khuẩn này và nhúng chúng vào nhựa rắn, loại nhựa này vẫn cứng và nguyên vẹn cho đến khi các bào tử được hồi sinh.

Đồ họa cho thấy nhựa được nạp bào tử vi khuẩn (chấm xanh, trên cùng) tiến hành nảy mầm và phân hủy vật liệu khi được nhắc nhở.

Dưới sự chỉ đạo của Giáo sư Zhuojun Dai, các nhà nghiên cứu đã tạo ra dạng vi khuẩn Bacillus subtilis được biến đổi gen để tiết ra một loại enzyme phân hủy nhựa được gọi là lipase BC. Khi bị căng thẳng do tiếp xúc với các ion kim loại nặng, các vi khuẩn này hình thành bào tử. Các bào tử được trộn với các hạt nhựa PCL (polycaprolactone), sau đó hỗn hợp được nấu chảy và đùn ra để tạo thành các mảnh nhựa rắn.

Các thử nghiệm cho thấy “nhựa sống” thu được có hiệu suất tương tự như hạt nhựa PCL thông thường trong quá trình sử dụng hàng ngày. Tuy nhiên, khi một loại enzyme nhất định được áp dụng lên bề mặt nhựa, nó sẽ ăn mòn bề mặt vật liệu và hồi sinh các bào tử được bao bọc bên trong. Các vi khuẩn được hồi sinh tiếp tục tiết ra lipase BC một lần nữa, phân hủy hoàn toàn nhựa trong vòng sáu đến bảy ngày.

Bào tử cũng có thể được hồi sinh bằng cách ủ phân nhựa. Các mẫu vật liệu được đặt trong đất sẽ phân hủy hoàn toàn trong vòng 25 đến 30 ngày. Điều quan trọng cần lưu ý là ngay cả hạt nhựa PCL thông thường cũng phân hủy sinh học theo thời gian, mặc dù nhiều thời gian hơn để thực hiện điều đó. Trên thực tế, các nhà khoa học có thể tích hợp các bào tử vào nhựa không phân hủy sinh học như polyethylene, sau đó phục hồi các bào tử trở lại trạng thái tiết lipase-BC bằng cách nghiền nhựa.

Cần phải nghiên cứu thêm để xác định mức độ mà các phiên bản nhựa sống này bị phân hủy bởi enzyme. Tuy nhiên, một nhóm tại UC San Diego đã tạo ra TPU (polyurethane nhiệt dẻo) chứa bào tử phân hủy khi đổ vào bãi chôn lấp, không giống như TPU thông thường.

An Hạ