Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Enzyme xử lý nhựa thúc đẩy tái chế và loại bỏ hàng tỷ tấn chất thải từ bãi chôn lấp (19/05/2022)

Một biến thể enzyme mới có thể phá vỡ chất thải nhựa chỉ trong vài giờ đến vài ngày, mà thông thường phải mất hàng thế kỷ để phân hủy. Đây là sản phẩm của các kỹ sư hóa học và nhà khoa học tại trường Đại học Texas, Hoa Kỳ.

Kết quả nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature, có thể giúp giải quyết một trong những vấn đề môi trường to lớn của thế giới. Đó là phải làm gì với hàng tỷ tấn chất thải nhựa đang chất đống tại các bãi chôn lấp, gây ô nhiễm đất và nước tự nhiên. Loại enzyme mới có khả năng thúc đẩy hoạt động tái chế trên quy mô lớn, cho phép các ngành công nghiệp lớn giảm tác động đến môi trường bằng cách thu hồi và tái sử dụng nhựa ở cấp độ phân tử.

Nghiên cứu tập trung vào polyethylene terephthalate (PET) có trong hầu hết các bao bì tiêu dùng như hộp đựng bánh quy, chai nước ngọt, bao bì đựng trái cây và salad cũng như một số loại sợi và vải dệt. Polime này chiếm 12% tổng lượng rác thải toàn cầu.

Enzyme có thể hoàn thành “quá trình tuần hoàn” phân tách nhựa thành các mẩu nhựa nhỏ hơn (khử trùng hợp) và sau đó kết hợp chúng lại với nhau về mặt hóa học (tái trùng hợp). Trong một số trường hợp, các mẩu nhựa có thể bị phân hủy hoàn toàn thành các monome chỉ trong vòng 24 giờ.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình học máy để tạo ra các đột biến mới cho một loại enzyme tự nhiên được gọi là PETase, cho phép vi khuẩn phân hủy nhựa PET. Mô hình dự đoán những đột biến nào trong các enzym này sẽ hoàn thành mục tiêu khử trùng hợp nhanh nhựa phế thải ở nhiệt độ thấp.

Thông qua quá trình nghiên cứu 51 hộp nhựa thải loại khác nhau, 5 loại sợi và vải polyester, và các chai nhựa PET đựng nước, các nhà nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của loại enzyme mà họ gọi là FAST-PETase (thể hiện chức năng, hoạt động, tính ổn định và khả năng dung nạp).

Tái chế rõ ràng là phương thức để giảm rác thải nhựa. Nhưng trên toàn cầu, gần 10% tổng số nhựa thải đã được tái chế. Ngoài đưa đến các bãi rác thì phương pháp phổ biến nhất để xử lý nhựa, là đốt cháy. Quy trình này đắt đỏ, tiêu tốn nhiều năng lượng và gây phát thải khí độc vào không khí. Các quy trình công nghiệp thay thế khác bao gồm đường phân, nhiệt phân và/hoặc rượu phân (methanolysis) cần nhiều năng lượng.

Các giải pháp sinh học tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều. Nghiên cứu về các enzyme tái chế nhựa đã được thực hiện trong suốt 15 năm qua. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có nhà khoa học nào tìm ra cách tạo ra các enzyme hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ thấp để enzyme vừa dễ vận chuyển vừa có giá cả phải chăng ở quy mô công nghiệp lớn. FAST-PETase có thể thực hiện quá trình này ở nhiệt độ dưới 50 độ C.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự định sẽ mở rộng quy mô sản xuất enzyme để chuẩn bị cho ứng dụng trong ngành công nghiệp và môi trường. Các nhà nghiên cứu đã nộp đơn đăng ký sáng chế cho công nghệ này. Ngoài ra, các nhà khoa học đang xem xét một số phương pháp sử dụng loại enzyme mới để làm sạch các điểm ô nhiễm.

Nguồn: N.P.D/vista.gov.vn

Ngày cập nhật: 16/05/2022

https://vista.gov.vn/news/cac-linh-vuc-khoa-hoc-va-cong-nghe/enzyme-xu-ly-nhua-thuc-day-tai-che-va-loai-bo-hang-ty-tan-chat-thai-tu-bai-chon-lap-4991.html