Dùng vi khuẩn ‘ăn nhựa’ để chế tạo loại nhựa có khả năng tự huỷ, bảo vệ môi trường

Đại học California San Diego (Mỹ) đang phát triển một loại nhựa nhiệt dẻo polyurethane (TPU) phân hủy sinh học mới, thường được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng như giày dép và mút hoạt tính.

Nhóm nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật Jacobs đã giới thiệu phương pháp tích hợp bào tử vi khuẩn vào nhựa để nhựa có thể phân hủy vào cuối vòng đời. Các bào tử này có nguồn gốc từ một chủng Bacillus subtilis nổi tiếng với khả năng phân hủy nhựa, nảy mầm khi tiếp xúc với một số điều kiện môi trường nhất định.

Theo các nhà nghiên cứu, loại nhựa tiên tiến này được chế tạo bằng cách đưa bào tử Bacillus subtilis và viên TPU vào máy đùn nhựa, tại đó chúng được trộn và nấu chảy ở nhiệt độ cao để tạo thành dải nhựa mỏng. Những dải nhựa có tốc độ phân hủy đáng kể, đạt 90% phân hủy trong 5 tháng, ngay cả khi không có các vi khuẩn bổ sung. Điểm đặc biệt này có lợi, cho phép vật liệu phân hủy trong môi trường ít khắc nghiệt, không chỉ trong các cơ sở xử lý rác thải. Bacillus subtilis thường được sử dụng trong chế phẩm sinh học, khá an toàn, thân thiện với môi trường.

Các bào tử có thể chịu nhiệt độ cao của quá trình đùn, không gây nguy hiểm cho sức khỏe con người hoặc động vật sau khi phân hủy, thậm chí có thể có lợi cho thực vật.

Phương pháp tích hợp bào tử vi khuẩn vào nhựa để nhựa có thể phân hủy vào cuối vòng đời làm giảm đáng kể tác hại của nhựa tới môi trường. (Ảnh minh họa)

Ngoài khả năng phân hủy sinh học, TPU còn tăng các đặc tính cơ học. Việc bổ sung bào tử vi khuẩn đã làm tăng hiệu quả độ bền và khả năng co giãn của vật liệu, tương tự như cách cốt thép gia cố bê tông. Những cải tiến này mở ra cánh cửa mới cho các sản phẩm ứng dụng cần độ bền và tính linh hoạt.

Các nhà nghiên cứu tại UC San Diego đang hướng tới mục tiêu tăng quy mô sản xuất, đẩy nhanh tốc độ phân hủy và mở rộng phạm vi nhựa có thể phân hủy sinh học. Những nỗ lực nhằm thúc đẩy sản xuất nhựa thương mại, cung cấp giải pháp thay thế bền vững, giảm đáng kể tác hại của nhựa tới môi trường.

Anja Brandon, chuyên gia về nhựa của tổ chức phi lợi nhuận Bảo tồn đại dương có trụ sở tại thành phố Washington Post (Mỹ) cho biết, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường xuất phát từ rác thải nhựa. Trong hầu hết hình thái môi trường, vi sinh vật bắt đầu tương tác nhiều hơn với nhựa, thậm chí tiến hóa với khả năng phân hủy chất liệu này.

Theo Washington Post, vi khuẩn và nấm có khả năng phân hủy nhựa sẽ hỗ trợ nỗ lực tái chế truyền thống. Trước đó vào năm 2015, các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford (Anh) đã phát hiện một loại sâu bột có thể sống nhờ ăn polystyrene (bọt nhựa).

Gần nhất, nhóm nghiên cứu của Đại học Texas (Mỹ) đã tạo ra loại enzyme có thể tiêu hóa polyetylen terephthalate, một loại nhựa phổ biến được tìm thấy trong quần áo, hộp đựng chất lỏng và đồ ăn. Các nhà nghiên cứu Australia cũng xác định, ấu trùng bọ cánh cứng sẫm màu có thể sống bằng cách ăn bọt nhựa.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Sinh học Wyss thuộc Đại học Harvard đang phát triển một giải pháp cho những trở ngại bằng cách xác định sinh vật có thể phân hủy nhựa theo cách tự nhiên, đồng thời áp dụng kỹ thuật gen để tăng cường khả năng phân hủy chất liệu này.

Phần lớn nghiên cứu về khả năng phân hủy nhựa của vi sinh vật vẫn còn ở giai đoạn thí nghiệm. Một số chuyên gia đánh giá, phương pháp này có thể được ứng dụng trong thực tế nếu các nghiên cứu cho thấy mức độ hiệu quả.

Tuy nhiên, nhiều vi sinh vật có khả năng ăn nhựa lại tỏ ra rất “kén chọn”. Các chuyên gia nhận định, hầu hết vi khuẩn được xác định bởi các nhà nghiên cứu chỉ ăn một số loại nhựa nhất định. Điều này đồng nghĩa, các trung tâm tái chế cần phân loại rác thải theo chất liệu nếu muốn tận dụng phương pháp này. Những sinh vật này cũng cần thời gian để phân hủy nhựa. Nghiên cứu về sâu bột ăn nhựa cho thấy, trung bình 100 con có thể tiêu thụ từ 20 đến 30 miligram nhựa mỗi ngày và sẽ cần hơn 1 tỷ con để ăn hết lượng nhựa sản xuất trong một ngày của thế giới.

Vân Thảo (T/h)