Vi khuẩn “ăn nhựa”, giải pháp thần kỳ cho vấn đề rác thải nhựa toàn cầu?

Ba năm trước, các nhà khoa học Nhật Bản đã phát hiện ra một loại vi khuẩn mới nhỏ bé có khả năng khác thường. Sinh vật này sống trong đất gần nhà máy tái chế chai nhựa và nó có thể “ăn nhựa”. Một năm sau, một loại nấm ăn nhựa được phát hiện tại bãi rác ở Pakistan. Một năm sau đó, một sinh viên đại học đã phát hiện ra vi khuẩn “ăn nhựa” trong một địa điểm ô nhiễm ở Houston.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ hãng Hitachi và Công ty tư vấn phát triển công nghệ Cambridge Consultants đang có kế hoạch sử dụng sinh học tổng hợp để sản xuất một loại enzyme “ăn nhựa” tương tự. Tương lai, nó có thể được sử dụng trong các nhà máy tái chế hoặc trong môi trường và có thể cả trong đại dương, nơi có tới 12,7 triệu tấn nhựa bị trôi xuống mỗi năm.

Giám đốc phát triển kinh doanh sinh học tổng hợp James Hallinan của Công ty Cambridge Consulting cho rằng, sử dụng kỹ thuật sinh học có nghĩa là bạn có khả năng đưa ra một loạt giải pháp. Công ty đã làm việc trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong gần 60 năm và bắt đầu làm việc trong ngành sinh học tổng hợp vào năm 2015. Kỹ thuật sinh học bền vững với môi trường và có thể tái sản xuất, ông nói. Trong tương lai, ngày càng có nhiều sản phẩm được sản xuất bằng quy trình sinh học hơn so với cách làm truyền thống cũ từ hóa chất và đặc biệt là hóa dầu.

Nhóm nghiên cứu đã tìm ra cách chế tạo nhựa sinh học thay vì từ hóa dầu. Họ cũng nhận ra rằng có thể sử dụng sinh học để bắt đầu phá vỡ hàng tỷ tấn nhựa đã rơi xuống các bãi chôn lấp và môi trường, nơi mà nó có thể mất hàng trăm năm sau mới phá hủy được hoàn toàn. Một nghiên cứu năm 2017 ước tính rằng trong số 8,3 tỷ tấn nhựa mà con người đã sản xuất kể từ khi nguyên liệu được phát minh, khoảng 6,3 tỷ tấn trở thành chất thải, chỉ 9% được tái chế.

Trên khắp thế giới, có nhiều dự án nghiên cứu đang khám phá tiềm năng của các enzyme, một loại vi sinh vật có thể tiêu hóa nhựa. Ở Anh, các nhà khoa học nghiên cứu vi khuẩn Nhật Bản đã vô tình tạo ra một phiên bản enzyme có thể phá vỡ chai nhựa trong vài ngày thay vì vài tuần. Tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia ở Mỹ, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu loại enzyme có tên là PETase, có thể ăn nhựa PET. Các nhà nghiên cứu ở Đức đã nghiên cứu cấu trúc của PETase để tối ưu hóa nó. Và tại Pháp, một công ty khởi nghiệp có tên là Carbios đã phát triển enzyme riêng của mình, có thể phá vỡ hoàn toàn nhựa PET để có thể tái chế thành nhựa mới, loại tiêu dùng có chất lượng tương đương với nhựa nguyên chất. Các tập đoàn lớn bao gồm PepsiCo và Nestlé hiện đang hợp tác với công ty này và dự định bắt đầu xây dựng nhà máy đầu tiên vào mùa thu năm nay.

Giống như một số công nghệ tái chế mới khác, sử dụng enzyme có lợi thế hơn các phương pháp truyền thống để phá hủy các sản phẩm cũ. Nhựa không cần phải sạch và có thể bị hỏng hoàn toàn. “Chúng tôi có thể phân hủy các loại nhựa này trở lại một số thành phần tiền thân của chúng, và sau đó được tái sử dụng và tái hợp nhất thành các vật liệu mới”, ông Hallinan nói.

Tạo tiền chất để sản xuất nhựa, thay vì tái chế toàn bộ nhựa thành vật liệu cấp thấp hơn, điều này có thể khuyến khích tái chế nhiều hơn vì có thị trường tốt hơn cho sản phẩm cuối cùng. Từ đó, loại vật liệu này sẽ dễ tiêu thụ hơn trên thị trường.

Từ enzyme “ăn nhựa” trong nhà máy đến xử lý rác nhựa trong môi trường

Điều thú vị hơn nữa là các enzyme “ăn nhựa” sau khi được tối ưu hóa có thể sử dụng trong môi trường rộng lớn, không chỉ trong các cơ sở tái chế. Chúng ta cần tìm cách xử lý tất cả các loại nhựa đã bị vứt đi. Phần lớn nhựa không bao giờ được đưa vào dòng tái chế và con người đang chứng kiến ​​những hậu quả, từ hạt vi nhựa trong tuyết ở Bắc Cực đến nhựa trong cơ thể trẻ em.

Vấn đề enzyme hoạt đông trong môi trường sẽ phức tạp hơn, vì nhóm phải chứng minh rằng nó có thể “ăn nhựa” mà không có bất kỳ hậu quả tiêu cực nào và được sự chấp thuận của cơ quan quản lý.

Điều này đòi hỏi mất nhiều thời gian hơn, bởi vì không chỉ là về mặt kỹ thuật mà còn phải nghiên cứu tác động môi trường, giá trị kinh tế và cơ sở pháp lý. Liệu bạn có thể tưởng tượng nổi khi vi khuẩn này có mặt khắp mọi nơi, những chai đựng dầu gội đầu bằng nhựa trong siêu thị cũng sẽ bị xuống cấp trước khi dầu được sử dụng.

Nhóm hiện đang nghiên cứu toàn diện các giải pháp và sau đó sẽ chọn một chiến lược phù hợp. Một số phương pháp có thể khả thi về mặt kỹ thuật nhưng không hiệu quả về mặt kinh tế. Họ sẽ quyết định phương pháp kinh doanh tốt nhất. Hitachi vốn nổi tiếng với việc chế tạo những công cụ điện và thiết bị xây dựng, nay đang đặt mục phát triển công nghệ này và có khả năng trở thành người dùng cuối của nó. Họ cam kết có trách nhiệm với khách hàng và cả hành tinh nói chung để bảo đảm rằng những gì họ đang phát triển và các sản phẩm họ tạo ra là tốt cho hành tinh về lâu dài, ông Hallinan cho biết.