Siêu enzyme mới có thể "ăn" nhựa nhanh gấp 6 lần

Các nhà khoa học đã tạo ra một loại siêu enzyme mới có thể phân hủy nhựa nhanh gấp 6 lần những enzyme từng được công bố trước đây.

Mỗi năm, hàng triệu tấn rác thải nhựa được chôn lấp hoặc đốt, điều này đã khiến cho ô nhiễm lan rộng khắp Trái đất. Tại một số khu vực ô nhiễm nhựa nghiêm trọng, con người và động vật thậm chí còn vô tình ăn phải các hạt vi nhựa. Bởi vậy, giới khoa học đã nghiên cứu và tìm ra các phương pháp tái chế hiệu quả, nhưng trên thực tế thì ngày càng có nhiều các loại nhựa mới được sản xuất từ ​​các nguồn hóa dầu, bởi vậy rác thải nhựa vẫn tiếp tục tích tụ tạo thành một vòng luẩn quẩn.

Polyethylene terephthalate (PET) là loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến nhất trong cuộc sống ngày nay, nó được sử dụng để làm chai nước giải khát, bao bì hàng hóa, quần áo hoặc và các sản phẩm khác. Phải mất hàng trăm năm để loại nhựa này có thể phân hủy tự nhiên trong môi trường. Nhưng cho tới nay, các nhà khoa học đã tổng hợp được một loại "siêu enzym" mới và được kỳ vọng sẽ giải quyết được vấn đề rác thải nhựa.

Siêu enzym này phân hủy chất dẻo nhựa nhanh hơn 6 lần so với các loại enzym được phát hiện trước đây, và dự kiến ​​sẽ được sử dụng trong ngành công nghiệp tái chế nhựa trong một hoặc hai năm tới. Nghiên cứu do John McGeehan, giám đốc Trung tâm Đổi mới Enzyme (CEI) tại Đại học Portsmouth và Gregg Beckham, một nhà nghiên cứu cấp cao tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL) đồng dẫn đầu. Các kết quả đã được công bố trong "Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ" (National Academy of Sciences).

Kênh CNN (Mỹ) dẫn thông cáo báo chí của trường Đại học Portsmouth (Anh) cho biết một nhóm nhà nghiên cứu đã tái thiết kế một loại enzyme phân hủy nhựa trước đây, có tên là PETase, liên kết nó với một loại enzyme thứ hai để đẩy nhanh quá trình phân hủy nhựa. Nghiên cứu đầy đủ được công bố hôm 29/8 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences của Mỹ.

Siêu enzyme có thể có ý nghĩa quan trọng trong việc tái chế polyethylene terephthalate (PET), một loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến nhất, thường được sử dụng để sản xuất chai đựng đồ uống, thảm và quần áo dùng một lần. Tuy nhiên, PET phải mất hàng trăm năm để phân hủy trong môi trường tự nhiên. Trong khi đó, PETase có thể phân hủy nhựa PET chỉ trong vài ngày.

Ông John McGeehan, người đứng đầu nghiên cứu và là Giám đốc Trung tâm Đổi mới Enzyme tại Đại học Portsmouth, cho biết phát triển mới này thể hiện một bước tiến vượt bậc đối với việc sử dụng enzyme để tái chế và giảm ô nhiễm nhựa.

“Chúng tôi thực sự khá ngạc nhiên khi nó hoạt động rất tốt, mặc dù vẫn chưa thể đẩy nhanh tiến trình thương mại hóa”, ông McGeehan nói và cho biết nghiên cứu đã nhận được tài trợ để thực hiện các thí nghiệm tiếp theo. Ông nói thêm: “Sự phát triển thành công đồng nghĩa với việc PET có thể được tái chế thay vì sử dụng nhiên liệu hóa thạch để tạo ra nhựa mới”. 

Siêu enzyme mới kết hợp cả PETase và MHETase. Hỗn hợp này phân hủy PET nhanh gấp hai lần PETase. Trong khi đó, việc kết hợp hai enzyme này với nhau cho thấy tốc độ phân hủy còn tăng gấp 3 lần.

Ông McGeehan đã sử dụng thiết bị mang tên Diamond Light Source, một thiết bị sử dụng tia X sáng gấp 10 tỉ lần Mặt Trời để có thể quan sát các nguyên tử riêng rẽ, lập bản đồ cấu trúc phân tử của MHETase. Từ đó, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra siêu enzyme mới bằng cách kết hợp MHETase và PETase, nối các enzyme ADN lại với nhau để tạo ra một chuỗi dài.

Kỹ thuật này thường được sử dụng trong ngành nhiên liệu sinh học, sử dụng các enzyme để phân hủy xenlulaza, nhưng ông McGeehan cho biết đây là lần đầu tiên ông phát hiện ra các enzyme liên kết với nhau có thể phân hủy nhựa.

Ô nhiễm nhựa là một trong những vấn đề môi trường cấp bách hiện nay. Báo cáo gần đây từ The Pew Charity Trusts dự đoán số lượng nhựa bị vứt xuống đại dương có thể tăng gần gấp 3 lần lên 29 triệu tấn mỗi năm vào năm 2040 - tương đương với việc mỗi mét bờ biển trên hành tinh chứa 50 kg nhựa.

Hai enzyme MHETasevà PETase (tương ứng là màu đỏ và xanh lam) liên kết với nhau. (Ảnh: CNN).

Báo cáo cũng cho biết "không có giải pháp duy nhất", nhưng "một chiến lược tái chế đầy tham vọng" có thể giảm 31 - 45% tình trạng ô nhiễm nhựa.

Vào tháng 4, công ty Carbios của Pháp cũng đã công bố một nghiên cứu về enzyme phân hủy PET. Thông cáo báo chí của công ty cho biết nghiên cứu sẽ được thử nghiệm tại một nhà máy gần thành phố Lyon vào năm 2021.

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra một loại bọ, có thể phân hủy nhựa, thậm chí cả nhựa polyethylene - một loại nhựa phổ biến và không phân hủy sinh học, đang ứ đọng tại các bãi rác và bờ biển - nhờ vào vi khuẩn đường ruột của nó.

Sâu bột, ấu trùng của loại bọ cánh cứng, cũng góp phần vào quá trình phân hủy nhựa. Khoảng 3.000 đến 4.000 con sâu bột có thể phá vỡ một cốc cà phê nhựa trong khoảng một tuần nhờ vi khuẩn sống trong ruột.

• Bom thời tiết là gì và sức công phá của nó như thế nào?
• Uống nước nhiều quá cũng không tốt. Những nhóm người nào không nên uống nhiều nước?
• Cậu bé 9 tuổi người Malaysia chiến thắng cuộc thi thiết kế toilet trên Mặt trăng của NASA