Vi sinh vật giúp giải quyết rác thải nhựa?

Khoảng 359 triệu tấn nhựa được sản xuất hàng năm trên Trái Đất.

Các nhà nghiên cứu tại trường đại học Portsmouth, Anh đã tìm kiếm hơn 100.000 loài vi sinh vật khác nhau và cuối cùng đã tìm thấy điều mình cần.

Enzyme vi khuẩn đột biến này đã phá vỡ được polyethylene terephthalate (PET): trong vòng 10 giờ, enzyme bị đột biến này đã phân hủy được một tấn chai nhựa cũ với tỷ lệ 90%.

Kết quả nghiên cứu đã được họ trình bày trong một bài báo mang tên “An engineered PET depolymerase to break down and recycle plastic bottles” xuất bản trên Nature. 

Giải pháp cho vấn đề rác thải nhựa toàn cầu? 

Hi vọng vào các vi sinh vật có khả năng giải quyết vấn đề rác thải nhựa của chúng ta ở tương lai gần đang dấy lên bởi từ lâu, tái chế nhựa hiệu quả vẫn còn là một bí ẩn.

Trên toàn thế giới, khoảng 359 triệu tấn nhựa được sản xuất hàng năm, ước tính có khoảng 150 đến 200 triệu tấn trong số đó kết thúc chu kỳ sử dụng của mình ở các bãi chứa chất thải hoặc ở ngoài môi trường.

Polyethylene terephthalate (PET) là nhựa polyester được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn thế giới, với khoảng 70 triệu tấn mỗi năm.

Ở hình thức tinh khiết nhất, PET được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, ví dụ như trong sản xuất các chai nước uống, màng bọc và đóng gói thực phẩm.

Các loại polyester bền không bị rách, chống chịu lại các điều kiện thời tiết và không nhăn cũng có khả năng dùng làm phụ gia ngành dệt.

Dẫu vậy, người ta không thể tái chế được PET hoàn toàn mà chỉ có thể tận dụng nó cho những sản phẩm kém giá trị hơn.

Trong quá trình xử lý cơ nhiệt, vật liệu này mất nhiều tính năng của nó mà chỉ có thể sử dụng làm nguyên liệu cho thảm chùi chân. 

Trong khi đó các nhà nghiên cứu Nhật Bản ở Viện Công nghệ Kyoto đã khám phá ra loại enzyme có khả năng phá hủy nhựa vào năm 2016.

Khi kiểm tra nước thải, các phần bã thải trong một nhà máy tái chế chai nhựa PET, họ tìm thấy loại vi khuẩn Ideonella sakaisensis 201-F6.

Hai loại enzyme đã biết trước đây của loài vi khuẩn này có thể tham gia vào quá trình phân hủy nhựa tự nhiên.

Enzyme ISF6_4831 chuyển PET thành một sản phẩm trung gian và enzyme khác mang tên ISF6_0224, thậm chí còn chuyển đổi loại sản phẩm trung gian này thành loại terephthalic acid và glycol ít nguy hiểm hơn. 

Dẫu vậy kể từ sau quá trình xử lý phân hủy tự nhiên này, các nhà nghiên cứu trường đại học Portsmouth và Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo của Bộ Quốc phòng Mỹ (DOE) đã tiếp tục nghiên cứu và đã tạo được ra một enzyme mới có khả năng phân hủy PET nhanh hơn.

Kết quả đầu tiên của nghiên cứu đã được xuất bản vào năm 2018 trên Proceedings of the American Academy of Sciences (PNAS). 

Đức khám phá ra vi khuẩn làm phân hủy nhựa polyurethane

Nấm từng được cho là có khả năng phân hủy nhựa PET và polyurethane.

Hàng triệu tấn nhựa polyurethane cũng được sản xuất hàng năm, chủ yếu dưới dạng bọt mềm được dùng làm nguyên liệu cho xốp cách nhiệt, bỉm, giày thể thao...

Các sản phẩm được làm từ nhựa polyurethane thường được đến các bãi chôn lấp vì chúng không thể tái chế.

Tuy vậy, vi khuẩn được các nhà nghiên cứu ở Trung tâm Nghiên cứu môi trường Helmholtz (UFZ) ở Leipzig tìm thấy trong một bãi rác thải lại không hề bị ảnh hưởng. 

Nó thuộc chủng Pseudomonas, vốn có khả năng sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao và môi trường có acid. 

Dẫu không dễ dàng để dùng vi khuẩn này thay nấm cho các ứng dụng công nghiệp thì Hermann Heipieper từ nhóm nghiên cứu ở Helmholtz ước tính là có thể mất 10 năm trước khi vi khuẩn có thể hoạt động trong các quy mô phân hủy lớn.

Do đó, điều quan trọng lúc này là giảm việc sử dụng nhựa khó tái chế và giảm lượng sản phẩm nhựa phát thải ra môi trường, Heipieper lưu ý. 

Tương lai phân hủy nhựa 

Loại enzyme mới được phát hiện này có thể không chỉ có lợi ích cho môi trường mà còn với cả Carbios – một công ty Pháp đang tập trung vào việc nghiên cứu phân hủy PET ở quy mô lớn bằng các enzyme đầu tư vào phát triển loại enzyme này. 

Trong vòng năm năm, Carbios hướng đến việc tạo ra một quy trình tái chế mới và đưa nó thương mại hóa ở quy mô công nghiệp.

Điều này có thể rất đáng giá bởi giá của loại enzyme này chỉ chiếm 4% trong giá thành của dầu thô được dùng để tái chế ra các chai nhựa mới. 

Dẫu các chai nhựa PET vẫn cần được nghiền và gia nhiệt nhưng quá trình xử lý mới vẫn ít tốn kém hơn, Martin Stephan, phó giám đốc Carbios, nói.

Để đảm bảo có đà thúc đẩy loại enzyme này, Carbios nhận được sự hỗ trợ tài chính lớn từ các công ty lớn như Pepsi và L'Oreal.