Maksud Rahman, một trợ lý giáo sư tại Đại học Houston, đã phát triển một phương pháp đột phá để biến đổi cellulose vi khuẩn thành một vật liệu đa năng, có khả năng thay thế nhựa truyền thống. Cellulose vi khuẩn, vốn là một vật liệu phân hủy sinh học, hứa hẹn ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày như chai nước dùng một lần, bao bì thân thiện với môi trường, và thậm chí cả gạc y tế. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications vào đầu tháng 7.
Trong bối cảnh những lo ngại ngày càng gia tăng về tác động tiêu cực của các vật liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ và không phân hủy được đối với môi trường, nhu cầu về các giải pháp thay thế bền vững ngày càng cấp thiết. Cellulose vi khuẩn nổi lên như một lựa chọn đầy tiềm năng, bởi nó là một polymer tự nhiên dồi dào và có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn trong môi trường tự nhiên. Nhóm nghiên cứu của Rahman tin rằng, những tấm cellulose vi khuẩn bền chắc, đa chức năng và thân thiện với môi trường có thể thay thế nhựa trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ đó giảm thiểu đáng kể tác động xấu đến môi trường.
Để tăng cường độ bền của cellulose và tích hợp thêm các chức năng, nhóm nghiên cứu đã thêm các tấm nano boron nitride vào dung dịch nuôi cấy vi khuẩn. Quá trình này tạo ra một tấm nano lai cellulose vi khuẩn – boron nitride, sở hữu các đặc tính cơ học vượt trội, bao gồm độ bền kéo lên đến 553 MPa và khả năng xử lý nhiệt được cải thiện đáng kể (tốc độ phân tán nhiệt nhanh gấp ba lần so với các mẫu vật liệu thông thường).
Theo Rahman, phương pháp chế tạo sinh học một bước này tạo ra các tấm cellulose vi khuẩn, mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như vật liệu cấu trúc, quản lý nhiệt, đóng gói, dệt may, điện tử xanh và lưu trữ năng lượng. Điểm đặc biệt của quy trình này là các nhà nghiên cứu đã “hướng dẫn” vi khuẩn hoạt động một cách có mục đích. Thay vì di chuyển ngẫu nhiên, vi khuẩn được định hướng để sản xuất cellulose một cách có tổ chức. Sự kiểm soát này cho phép các nhà khoa học đồng thời đạt được cả cấu trúc trật tự và tính đa chức năng trong vật liệu.
Rahman cũng giới thiệu một thiết bị nuôi cấy quay được thiết kế đặc biệt, trong đó vi khuẩn sản xuất cellulose được nuôi cấy trong một lồng ấp hình trụ thấm oxy. Lồng ấp này quay liên tục quanh trục trung tâm để tạo ra một dòng chất lỏng có hướng, giúp vi khuẩn di chuyển theo một hướng nhất quán. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục hoàn thiện các tấm cellulose vi khuẩn này trước khi tiến hành sản xuất thương mại.
Admin
Nguồn: VnExpress
