Các nhà khoa học một lần nữa công bố một phương pháp phân hủy nhựa mới

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Các nhà khoa học tình cờ tìm thấy một chất có thể phân hủy nhựa trong vài ngày. Họ dự định tập trung nỗ lực vào những cải tiến hơn nữa - họ đã có những ý tưởng về cách tăng tốc độ phân hủy theo hệ số 100.

Các nhà khoa học đã tạo ra một loại enzyme có thể phá hủy nhựa, và nó hoạt động đặc biệt tốt với chai nhựa. Thành tựu này sẽ giúp giải quyết lượng nhựa khổng lồ gây ô nhiễm hành tinh. Họ đã báo cáo kết quả trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.

Năm 2016, vi khuẩn có khả năng hút nhựa đã được tìm thấy trong một bãi rác ở Nhật Bản. Quá trình này, thường kéo dài hàng thế kỷ, họ mất vài ngày. Giờ đây, các nhà khoa học đã tìm cách xác định cấu trúc của enzym mà họ sử dụng cho việc này và tổng hợp nó. Khi nhóm nghiên cứu thử nghiệm loại enzyme, hóa ra nó có khả năng xử lý polyethylene terephthalate (PET) được sử dụng trong các chai nước giải khát thậm chí còn tốt hơn so với ban đầu.

“Hóa ra là chúng tôi đã cải tiến enzym. Giáo sư John McGehan của Đại học Portsmouth ở Anh cho biết chúng tôi hơi bị sốc. "Đây là một khám phá thực sự."

Khi làm như vậy, các nhà nghiên cứu hy vọng rằng họ sẽ có thể cải thiện nó, làm cho nó hoạt động nhanh hơn nữa.

“Chúng tôi hy vọng có thể sử dụng enzyme này để phân hủy nhựa thành các thành phần của nó và sau đó sử dụng chúng một lần nữa để tạo ra nhựa. Điều này có nghĩa là sẽ không còn dầu được tạo ra và lượng nhựa trong môi trường có thể giảm đi,”McGeehan lưu ý.

Khoảng một triệu chai nhựa được bán ra mỗi phút trên thế giới. Chỉ 14% trong số đó được xử lý. Nhiều phần còn lại nằm trong đại dương, gây ô nhiễm ngay cả những ngóc ngách xa xôi nhất, gây hại cho sinh vật biển và - những người có khả năng là thủy sản.

McGehan giải thích: “Chất dẻo có khả năng chống xuống cấp cực kỳ tốt.

Ngày nay, những chiếc chai đã được tái chế được sử dụng để sản xuất sợi mờ đục trở thành nguyên liệu cho quần áo và thảm. Nhưng nhờ vào việc sử dụng một loại enzyme, chúng có thể được sử dụng để làm chai nhựa mới, loại bỏ nhu cầu sản xuất nhiều nhựa hơn.

McGehan nói: “Chúng ta phải sống với thực tế là giá dầu thấp, đó là lý do tại sao sản xuất PET lại rẻ. "Các nhà sản xuất dễ dàng tạo ra nhiều nhựa hơn là cố gắng tái chế nó."

Để bắt đầu, các nhà nghiên cứu đã xác định được cấu trúc của một loại enzyme được sản xuất bởi vi khuẩn từ Nhật Bản. Để làm được điều này, họ đã sử dụng synctron kim cương, có khả năng tạo ra tia X cực mạnh, giúp chúng ta có thể nhìn thấy cấu trúc của từng nguyên tử. Loại enzyme này được phát hiện tương tự như một loại vi khuẩn thường sử dụng để phá vỡ lớp cutin polyme tự nhiên, chất sáp thường bao phủ vỏ trái cây. Việc thao tác với enzym trong khi nghiên cứu công việc của nó đã vô tình dẫn đến việc cải thiện khả năng phân hủy nhựa của nó.

McGehan nói: “Đó là một sự cải thiện khiêm tốn 20%, nhưng đó không phải là vấn đề. - Những gì đã xảy ra cho thấy enzim vẫn chưa được tối ưu hóa. Điều này cho chúng tôi cơ hội sử dụng tất cả các công nghệ đã được sử dụng trong quá trình phát triển các loại enzym khác trong nhiều năm và tạo ra một loại enzym hoạt động cực nhanh.”

Một trong những cải tiến có thể thực hiện là cấy enzym này vào vi khuẩn ưa nhiệt có thể chịu được nhiệt độ trên 70 ° C - nó làm tan chảy PET, và ở dạng nóng chảy, nó phân hủy nhanh hơn 10-100 lần. Một số loại nấm cũng có thể góp phần làm phân hủy nhựa, nhưng vi khuẩn dễ sử dụng cho mục đích công nghiệp hơn.

McGehan nói, vi khuẩn hiện đang phát triển trong môi trường có thể được sử dụng để tiêu diệt các loại nhựa khác. Mặc dù phần lớn nhựa nằm trong đại dương, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể vận chuyển vi khuẩn ăn nhựa tới những đống mảnh vụn này.

Nhà hóa học Oliver Jones cho biết: “Tôi nghĩ đây là một công trình rất thú vị cho thấy có tiềm năng sử dụng các enzym để chống lại vấn đề rác thải ngày càng tăng. "Enzyme không độc, có thể phân hủy sinh học và có thể thu được với sự trợ giúp của vi sinh vật với số lượng lớn."

Ấu trùng bướm đêm có thể cạnh tranh với vi khuẩn - gần đây chúng đã được chứng minh là có thể hút nhựa với tốc độ ấn tượng. Khám phá được thực hiện một cách tình cờ - một trong những nhà nghiên cứu, Federica Bertochini, một người nuôi ong nghiệp dư, đã tham gia vào việc loại bỏ ký sinh trùng khỏi tổ ong của tổ ong của cô ấy. Bertochini tạm thời cho những con sâu bướm khai thác được vào một túi rác thông thường và sau một thời gian thì phát hiện ra rằng không có ấu trùng.

Bertochini, một nhà nghiên cứu tại Viện Y sinh và Công nghệ sinh học Tây Ban Nha, bắt đầu quan tâm đến hiện tượng này và tiến hành một thí nghiệm khoa học với các nhà hóa sinh từ Cambridge. Khoảng một trăm con ấu trùng đã được lấy ra, cho vào một chiếc túi nhựa thông thường mua ở một cửa hàng ở Anh, và chờ những lỗ hổng xuất hiện. Hóa ra, một trăm con sâu bướm có thể xử lý 92 mg polyethylene trong 12 giờ.