Thư viện Nguồn Tin KH&CN Tài nguyên là trí thức
Bài viết liên quan
Trong khi tầm quan trọng của việc tái chế thường xuyên được nhắc đến đối với chúng ta thì rác thải nhựa trên toàn thế giới lại đang ở mức cao nhất mọi thời đại, với con số khổng lồ là 353 triệu tấn được sản xuất mỗi năm.
Giờ đây, các nhà khoa học tin rằng họ có thể tìm ra giải pháp giảm thiểu rác thải nhựa dưới dạng enzyme ăn polyester.
Enzim đầu tiên có tên là PETase, được phát hiện vào năm 2016, nhưng cho đến nay nó hầu như không thể sử dụng được vì bị phân hủy ở nhiệt độ cao.
Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu từ Đại học Northwestern đã thiết kế một loại polymer bảo vệ enzyme, cho phép nó phân hủy polyester ngay cả ở nhiệt độ cao.
Trong khi đó, nghiên cứu thứ hai do các nhà nghiên cứu từ Đại học Bang Montana và Đại học Portsmouth dẫn đầu đã xác định được một loại enzyme thứ hai, gọi là TPADO, có khả năng phân hủy terephthalate (TPA) – một trong hai hóa chất được tạo ra khi phân hủy polyester.
Cùng với nhau, các nhà nghiên cứu hy vọng các enzyme có thể giúp các kỹ sư phát triển các giải pháp loại bỏ vi nhựa khỏi sông và đại dương.
Trong khi tầm quan trọng của việc tái chế thường xuyên được nhắc đến đối với chúng ta, rác thải nhựa trên toàn thế giới hiện đang ở mức cao nhất mọi thời đại, với con số khổng lồ là 353 triệu tấn được sản xuất mỗi năm.
Giáo sư Monica Olvera de giải thích: “Ý tưởng của chúng tôi là chế tạo các polyme có khả năng bao bọc enzyme để bảo vệ cấu trúc của nó, để nó có thể tiếp tục hoạt động bên ngoài tế bào sống và trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ đủ cao để có thể phá vỡ PET”. la Cruz, tác giả chính của nghiên cứu đầu tiên.
Polyme này bao gồm một khung kỵ nước (chống thấm nước) và nồng độ đặc biệt cao của ba thành phần của nó.
Để thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã trộn polyme với PETase tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm.
Giáo sư Olvera de la: “Chúng tôi phát hiện ra rằng nếu bạn đặt phức hợp polyme với enzyme lại với nhau và đặt gần một loại nhựa, sau đó bạn làm nóng nó lên một chút, thì enzyme có thể phân hủy nó thành các đơn vị nhỏ, đơn phân”. Cruz nói.
‘Ngoài việc hoạt động trong một môi trường có thể làm sạch vi nhựa, phương pháp của chúng tôi còn bảo vệ khỏi sự suy giảm nhiệt độ cao và một sinh viên đã có thể thực hiện thử nghiệm.’
Khi PETase phân hủy polyester, nó để lại hai hóa chất – ethylene glycol (EG) và terephthalate (TPA).
Trong một nghiên cứu riêng biệt, các nhà nghiên cứu từ Đại học Bang Montana và Đại học Portsmouth đã xem xét các bước tiếp theo đối với các hóa chất này.
Giáo sư Jen DuBois, người đứng đầu cuộc nghiên cứu, cho biết: ‘Mặc dù EG là một hóa chất có nhiều công dụng – chẳng hạn, nó là một phần của chất chống đông mà bạn đưa vào ô tô – TPA không có nhiều công dụng ngoài PET, cũng không phải là thứ gì đó hầu hết vi khuẩn thậm chí còn có thể tiêu hóa được.”
Trong nghiên cứu của mình, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một loại enzyme từ vi khuẩn tiêu thụ PET có thể nhận ra TPA ‘giống như bàn tay trong găng tay’.
Theo nhóm nghiên cứu, enzyme có tên TPADO xuất hiện tự nhiên và phá vỡ TPA với hiệu quả đáng kinh ngạc.
Giáo sư John McGeehan, Giám đốc Trung tâm Đổi mới Enzyme của trường Đại học, cho biết: ‘Vài năm gần đây đã chứng kiến những tiến bộ đáng kinh ngạc trong kỹ thuật enzyme để phân hủy nhựa PET thành các khối xây dựng của nó.
Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một loại enzyme từ vi khuẩn tiêu thụ PET có thể nhận ra TPA ‘giống như bàn tay trong găng tay’. Theo nhóm nghiên cứu, enzyme có tên TPADO xuất hiện tự nhiên và phá vỡ TPA với hiệu quả đáng kinh ngạc.
‘Công việc này còn tiến xa hơn nữa và xem xét enzyme đầu tiên trong chuỗi có thể giải mã các khối xây dựng đó thành các phân tử đơn giản hơn.
‘Sau đó, chúng có thể được vi khuẩn sử dụng để tạo ra các hóa chất và vật liệu bền vững, điều cần thiết là tạo ra các sản phẩm có giá trị từ rác thải nhựa.’
Bằng cách sử dụng chức năng quét tia X, các nhà nghiên cứu cũng có thể tạo ra cấu trúc 3D chi tiết của TPADO, tiết lộ cách nó phá vỡ TPA.
Giáo sư McGeehan cho biết thêm: “Điều này cung cấp cho các nhà nghiên cứu một kế hoạch chi tiết để chế tạo các phiên bản nhanh hơn và hiệu quả hơn của loại enzyme phức tạp này”.
Các nghiên cứu được đưa ra ngay sau khi một báo cáo cảnh báo rằng chất thải nhựa đã tăng hơn gấp đôi trên toàn cầu kể từ năm 2000, với con số khổng lồ là 353 triệu tấn được sản xuất vào năm 2019.
Báo cáo của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế cho thấy mặc dù lượng rác thải nhựa tăng vọt nhưng chỉ 9% được tái chế thành công.
“Sau khi tính đến tổn thất trong quá trình tái chế, chỉ có 9% rác thải nhựa cuối cùng được tái chế, trong khi 19% được đốt và gần 50% được chuyển đến các bãi chôn lấp hợp vệ sinh”, tổ chức này cho biết.
‘22% còn lại được xử lý tại các bãi rác không được kiểm soát, đốt ở các hố lộ thiên hoặc rò rỉ ra môi trường.’
PV ((dailymail)
