“Nhựa sống” chứa bào tử vi khuẩn có thể phân hủy sinh học
Một loại nhựa sinh học mới có thể giúp giảm dấu chân môi trường của ngành nhựa. Nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học California San Diego, Hoa Kỳ dẫn đầu, đã tạo ra nhựa nhiệt dẻo polyurethane (TPU) phân hủy sinh học, một loại nhựa thương mại mềm nhưng bền chắc được sử dụng trong sản xuất giày dép, thảm trải sàn, đệm và cao su non. Nhựa TPU chứa đầy các bào tử vi khuẩn, khi tiếp xúc với các chất dinh dưỡng có trong phân compost, sẽ nảy mầm và phân hủy vật liệu vào cuối vòng đời của nó. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
TPU phân hủy sinh học được tạo ra từ bào tử của chủng vi khuẩn Bacillus subtilis có khả năng phân hủy vật liệu nhựa polime. Jon Pokorski, giáo sư kỹ thuật nano và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Đó là đặc tính vốn có của các vi khuẩn này. Chúng tôi đã lấy một số chủng khuẩn và đánh giá khả năng sử dụng TPU làm nguồn cacbon duy nhất của chúng, sau đó chọn ra chủng phát triển tốt nhất".
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng bào tử vi khuẩn, một dạng vi khuẩn không hoạt động, do chúng có khả năng chống chịu các điều kiện môi trường khắc nghiệt. Không giống như bào tử nấm đảm nhiệm vai trò sinh sản, bào tử vi khuẩn có một lá chắn protein bảo vệ cho phép vi khuẩn tồn tại trong trạng thái sinh dưỡng.
Để tạo ra loại nhựa phân hủy sinh học, các nhà nghiên cứu đã cho bào tử Bacillus subtilis và viên nhựa TPU vào máy ép. Các thành phần được trộn và nấu chảy trong điều kiện nhiệt độ 135oC, sau đó được ép thành những dải nhựa mỏng.
Để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của vật liệu, các dải nhựa được đặt trong cả môi trường phân compost có hoạt động của vi sinh vật và môi trường vô trùng. Môi trường được duy trì ở mức 37oC với độ ẩm tương đối dao động từ 44% - 55%. Nước và các chất dinh dưỡng khác trong phân compost đã kích hoạt các bào tử vi khuẩn bên trong các dải nhựa nảy mầm, khiến bào tử bị phân hủy tới 90% trong vòng 5 tháng.
Sau khi tập trung sản xuất số ít nhựa phân hủy sinh học ở quy mô phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đang nỗ lực tối ưu hóa phương pháp tiếp cận để áp dụng trên quy mô công nghiệp, chẳng hạn như tăng quy mô sản xuất, phát triển vi khuẩn phân hủy vật liệu nhựa nhanh hơn và khám phá các loại nhựa khác ngoài TPU.
