Các nhà khoa học tạo ra loại enzyme đột biến "ăn" gần xong 1 tấn chai nhựa chỉ sau vài giờ

Các nhà khoa học vừa chế tạo thành công một loại enzyme đột biến đặc biệt có khả năng phân hủy nhựa. Bối cảnh phát hiện ra enzyme này kỳ lạ vô cùng: khoa học biết tới sự tồn tại của nó khi tiến hành nghiên cứu một đống lá khô đang phân hủy.

Loại enzyme đặc biệt có thể phân hủy chai nhựa thành những khối nhựa nhỏ, thứ vật liệu có thể được dùng trong sản xuất chai nhựa cao cấp. Công nghệ tái chế chai nhựa hiện tại vẫn còn rất “đơn sơ”, nên thành phẩm nhựa tái chế chỉ đủ để làm quần áo hay thảm trải.

Nếu loại enzyme kia thành công ở quy mô công nghiệp, ta sẽ có thể cắt giảm đáng kể lượng nhựa thải ra môi trường mỗi năm.

Carbios là công ty đứng sau đột phá có khả năng thay đổi dây chuyển sản xuất của nhiều công ty lớn, và họ đã lên kế hoạch tái chế chai nhựa ở quy mô công nghiệp trong vòng 5 năm tới. Hai cái tên lớn đầu tiên đã bắt tay với Carbios để cùng nghiên cứu sản xuất loại enzyme mới là hãng nước giải khát, đồ ăn vặt Pepsi cùng hãng mỹ phẩm L’Oréal. Những chuyên gia có tiếng gọi enzyme mới là bước tiến lớn trong lĩnh vực tái chế.

Hàng loạt khảo sát, nghiên cứu chỉ ra sự hiện diện của nhựa khắp nơi trên Trái đất, từ băng tuyết Bắc Cực cho tới vực sâu dưới đáy biển , gây ảnh hưởng tới môi trường sống của hàng triệu sinh vật biển, thậm chí còn có thể mang nguy cơ ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Nếu loại enzyme kia thành công ở quy mô công nghiệp, ta sẽ có thể cắt giảm đáng kể lượng nhựa thải ra môi trường mỗi năm.

Báo cáo khoa học mới được đăng tải trên tạp chí Nature nói về nguồn gốc và cách thức enzyme đột biến này làm nên điều kỳ diệu. Nghiên cứu bắt đầu với thông số của 100.000 vi sinh vật tiềm năng, trong số đó có loài khuẩn sinh trưởng trong đám lá khô đang phân hủy (đã được phát hiện từ năm 2012).

“Chúng tôi đã hoàn toàn quên mất nó, nhưng rồi hóa ra đây lại là thứ tốt nhất ta có”, giáo sư Alain Marty tới từ Đại học Toulouse, Pháp và cũng là trưởng ban khoa học của Carbios cho hay.

Các nhà nghiên cứu phân tích loại enzyme mà loài khuẩn trên thải ra, ép nó đột biến để tăng cường khả năng phân hủy nhựa PET - vốn là chất hóa học làm nên chai nhựa đựng nước ta vẫn biết. Loại enzyme này vẫn hoạt động ổn định ở nhiệt độ 72 độ C, điểm được cho là cận hoàn hảo để vật chất phân hủy nhanh chóng.

Enzyme này phân hủy thành công 90% lượng rác nhựa sau khoảng 10 giờ. 

Trong thử nghiệm, đội ngũ khoa học sử dụng enzyme được gây đột biến tới mức tối ưu này phân hủy một tấn chai nhựa. Họ đạt được thành công ngoài sức tưởng tượng khi 90% lượng rác nhựa bị tiêu hủy sau khoảng 10 giờ. Số chất thải này được tái sử dụng để làm ra loại chai nhựa đạt tiêu chuẩn an toàn về thực phẩm.

Hiện công ty Carbios đã ký hợp đồng với công ty công nghệ sinh học Novozymes, đơn vị có khả năng sản xuất enzyme đặc biệt trên từ nấm, với chi phí sản xuất chỉ bằng 4% chi phí làm ra nhựa mới nguyên từ dầu thô.

Giá thành của loại nhựa PET tái chế bằng phương pháp này vẫn cao hơn giá của nhựa mới nguyên, do chi phí thu thập và làm nóng nhựa trước khi thêm enzyme phân giải vẫn còn cao. Tuy nhiên theo lời Martin Stephan, tổng giám đốc Carbios, thì giá nhựa tái chế cấp thấp hiện đang rất cao do thiếu nguồn cung, nên công nghệ này vẫn có chỗ đứng.

“Chúng tôi là công ty đầu tiên giới thiệu công nghệ này với thị trường”, giám đốc Stephan nói. “Mục tiêu của chúng tôi là đi vào hoạt động trong khoảng năm 2024, 2025, ở quy mô công nghiệp”.

Khó có thể đo đếm được tầm quan trọng của nhựa trong xã hội hiện đại, nhưng vấn đề nan giải nằm tại rác thải nhựa. Vì thế, và để hậu thuẫn một công nghệ tái chế mới và hiệu quả vượt bậc, ta cần tăng cường việc thu thập rác nhựa.

Cũng vào khoảng thời gian này hai năm trước, một nhóm các nhà khoa học vô tình tạo ra loại enzyme có thể phân hủy chai nhựa . Giáo sư John McGeehan, một trong những người đứng sau nghiên cứu này và cũng là giám đốc Trung tâm Đột phá Enzyme thuộc đại học Portsmouth, khẳng định Carbios là công ty đầu ngành về enzyme phân hủy nhựa. Ông hồ hởi gọi nghiên cứu mới là đột phá lớn.

Giáo sư John McGeehan.

“Một dây chuyền tái chế nhựa quy mô công nghiệp thực thụ có thể khả thi là nhờ có enzyme mới. Nó là bước tiến quan trọng trong cả tốc độ phân hủy, hiệu quả và cả khả năng chịu nhiệt”, giáo sư McGeehan nói. Đây sẽ là công nghệ cho phép ta giảm được việc phụ thuộc vào dây chuyền làm nhựa từ dầu thô, cắt giảm khí thải và năng lượng tiêu hao vào sản xuất nhựa, thêm vào đó khuyến khích việc thu thập chai nhựa nhằm mục đích tái chế.

• Mất bao lâu để rác thải nhựa có thể phân hủy?
• Tại sao rác nhựa lại khó phân hủy đến thế nhỉ?