Nhựa sinh học ‘sống’: bước đột phá trong cuộc chiến chống ô nhiễm nhựa

Nghiên cứu mới đăng tải trên Tạp chí Nature Chemical Biology vừa qua đã công bố một loại nhựa sinh học “sống” có khả năng tự phân hủy trong điều kiện nhất định. Đây là giải pháp mới giảm thiểu tác động tiêu cực của nhựa đối với môi trường.

Khám phá sức mạnh của bào tử vi khuẩn

Bào tử là dạng “nghỉ ngơi” của một số loại vi khuẩn, được hình thành khi nguồn dinh dưỡng cạn kiệt. Được bảo vệ bởi lớp vỏ cứng, bào tử có khả năng chịu đựng nhiệt độ cao, áp suất lớn, môi trường khô hạn và hóa chất ăn mòn. Điều này giúp chúng tồn tại trong trạng thái không hoạt động trong hàng năm, thậm chí hàng thế kỷ, và chỉ kích hoạt lại khi gặp điều kiện môi trường thích hợp.

Các nhà khoa học tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tận dụng những đặc tính này để phát triển một loại nhựa sinh học “sống” với khả năng tự phân hủy. Họ sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis được biến đổi gen để tiết ra enzyme phân hủy nhựa có tên là lipase BC. Khi vi khuẩn này chịu căng thẳng do tiếp xúc với ion kim loại nặng, chúng chuyển sang trạng thái bào tử. Những bào tử này sau đó được kết hợp với các hạt nhựa PCL (polycaprolactone) và tạo thành các mảnh nhựa rắn.

Cơ chế tự phân hủy đột phá

Theo nhóm nghiên cứu, loại nhựa “sống” này hoạt động tương tự như nhựa PCL thông thường trong điều kiện sử dụng hằng ngày. Tuy nhiên, điều đặc biệt là khi một enzyme đặc biệt được áp dụng lên bề mặt nhựa, nó sẽ ăn mòn bề mặt và kích hoạt các bào tử bên trong. Khi đó, vi khuẩn sẽ bắt đầu tiết ra lipase BC một lần nữa và hoàn toàn phân hủy nhựa trong vòng 6-7 ngày. Ngoài ra, bào tử cũng có thể được kích hoạt khi nhựa được ủ trong phân, với quá trình phân hủy hoàn toàn diễn ra sau 25-30 ngày.

Điều này khác biệt so với nhựa PCL thông thường, vốn cũng có khả năng tự phân hủy nhưng quá trình diễn ra rất chậm. Điều đáng chú ý là nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm việc tích hợp bào tử vào các loại nhựa không phân hủy sinh học như polyethylene. Khi bào tử được kích hoạt lại thông qua quá trình nghiền nhựa, enzyme lipase BC được tiết ra và giúp phân hủy nhựa.

Dù vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu để xác định mức độ phân hủy của các loại nhựa “sống” này dưới tác động của enzyme, nhưng kết quả ban đầu đã mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp sản xuất nhựa thân thiện với môi trường. Nếu được áp dụng rộng rãi, nhựa sinh học “sống” có thể trở thành một giải pháp hiệu quả trong cuộc chiến chống lại ô nhiễm nhựa, đồng thời góp phần bảo vệ hành tinh xanh trước những thách thức môi trường ngày càng gia tăng.