Trong bối cảnh hơn 200 quốc gia vừa trải qua bế tắc tại bàn đàm phán về hiệp ước nhựa toàn cầu ở Geneva, Thụy Sĩ hồi đầu tháng 8, một tín hiệu tích cực đến từ nước Pháp. Carbios, một doanh nghiệp tiên phong trong lĩnh vực tái chế nhựa bằng vi khuẩn, đã chính thức gia nhập chuỗi cung ứng sợi nhựa tái chế của tập đoàn lốp xe Michelin.
Carbios là một công ty Pháp đi đầu trong việc ứng dụng công nghệ vi sinh để phân hủy nhựa, tạo ra các vật liệu mới có chất lượng tương đương nhựa nguyên sinh – loại nhựa chưa từng qua tái chế.
Ý tưởng sử dụng vi khuẩn ăn nhựa lần đầu tiên được công bố trên tạp chí khoa học vào năm 2016 bởi nhà khoa học Kohei Oda, giáo sư tại Viện Công nghệ Kyoto (Nhật Bản) và các cộng sự. Họ đã phát hiện ra một loại vi khuẩn có tên Ideonella sakaiensis có khả năng tiết ra enzyme đặc biệt, gọi là PETase, để tiêu hóa nhựa. Quá trình này tạo ra ethylene glycol và terephthalic acid (các monomer), là những tiền chất để sản xuất vật liệu mới với chất lượng tương đương nhựa nguyên sinh. Đặc biệt, phương pháp tái chế này có thể được thực hiện vô hạn lần.
Phát hiện này đã mở ra một chương mới cho các nghiên cứu về xử lý và tái chế nhựa bằng vi khuẩn. Phương pháp tái chế truyền thống chủ yếu là cơ học, bao gồm cắt nhỏ, nghiền và phá vỡ cấu trúc sợi của nhựa, dẫn đến chất lượng giảm dần và chỉ có thể tái chế vài chục lần.
Kể từ phát hiện của Oda, các nhà khoa học, chính phủ các nước phát triển, các tổ chức quốc tế và doanh nghiệp, bao gồm cả Carbios, đã nỗ lực thúc đẩy phương pháp tái chế này, kỳ vọng ngành tái chế nhựa tiên tiến sẽ đạt giá trị 200 tỷ EUR (hơn 235 tỷ USD) vào năm 2050.
Tuy nhiên, một thách thức lớn đối với phương pháp này là tốc độ “ăn” nhựa của vi khuẩn còn chậm so với lượng tiêu thụ và thải bỏ nhựa trên toàn cầu. Theo Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD), thế giới tiêu thụ 435 triệu tấn nhựa mỗi năm, chủ yếu trong các ngành bao bì, xây dựng, tiêu dùng và dệt may. Con số này dự kiến sẽ tăng gần gấp đôi vào năm 2040, thải ra hơn 700 triệu tấn, phần lớn được xử lý bằng cách chôn lấp hoặc rò rỉ ra môi trường.
Trong khi đó, vi khuẩn Ideonella sakaiensis trong thí nghiệm ban đầu của Oda và cộng sự mất đến 7 tuần để phân hủy nhựa ở nhiệt độ phòng. Tốc độ này là quá chậm để có thể xử lý lượng rác thải nhựa khổng lồ hiện nay.
Trong thập kỷ qua, các nhà khoa học đã tìm cách cải tiến enzyme của vi khuẩn để tăng tốc độ phân hủy nhựa. Elizabeth Bell, nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia Mỹ (NREL) ở Colorado, mô tả quá trình này là “hai bước tiến, một bước lùi” vì cần có sự can thiệp vào quá trình tiến hóa tự nhiên.
Qua nhiều lần thử nghiệm và tạo đột biến, thời gian “ăn” nhựa của vi khuẩn đã giảm xuống còn vài ngày, vài chục giờ và tiếp tục được rút ngắn.
Carbios đã đạt được kết quả thử nghiệm ấn tượng, với thời gian phân hủy chỉ còn 10 giờ. Kết quả này được công bố vào năm 2020 và được coi là một “chấn động toàn cầu”. Chỉ cần khuấy trong dung dịch chứa enzyme, một chai nhựa có thể biến thành các tiền chất nhựa mới chỉ sau 10 giờ.
Một năm sau đó, Carbios đã xử lý thành công 250 kg rác thải PET mỗi ngày ở quy mô thử nghiệm. Với sự hỗ trợ từ EU và chính phủ Pháp, công ty dự kiến mở nhà máy tái chế sinh học đầu tiên trên thế giới tại Pháp, với công suất 50.000 tấn nhựa PET, tương đương tái chế 2 tỷ chai nhựa, nhưng vẫn chỉ bằng 1/8.700 lượng nhựa tiêu thụ toàn cầu mỗi năm. Dự án này dự kiến khởi động trong năm nay, nhưng đã bị hoãn lại do thiếu vốn.
Một vấn đề khác là vi khuẩn chỉ có thể phân hủy một số loại nhựa nhất định. Trong khi Carbios đang tập trung vào xử lý nhựa PET ở quy mô thương mại, các loại nhựa khác như PP (trong cốc nước, bình sữa), PE (túi nilon, chai dầu gội), PU (da tổng hợp) vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
Bên cạnh vi khuẩn, các nhà khoa học cũng tìm ra một số loại sinh vật có khả năng tiêu hóa hoàn toàn nhựa, chỉ thải ra sinh khối, CO2 và nước. Ví dụ, vi khuẩn X-32 được phát hiện bởi Viện Wyss, Đại học Harvard, có khả năng ăn ba loại nhựa PE, PP, PET, nhưng cần tới 22 tháng. Tại Serbia, sâu bột đang được huấn luyện để ăn nhựa PE, PS, chỉ thải ra CO2 và nước.
Một rào cản khác trong việc ứng dụng sâu hoặc vi khuẩn ăn nhựa ở quy mô thương mại là lo ngại về việc rò rỉ các vật thể biến đổi gene ra môi trường không kiểm soát.
Tuy nhiên, theo nhà khoa học Elizabeth Bell, rủi ro này là rất nhỏ. Bà cho biết Carbios chỉ sử dụng enzyme để xử lý nhựa, an toàn hơn so với việc sử dụng trực tiếp sâu hoặc vi khuẩn. Các vi khuẩn biến đổi gene được sử dụng để thu thập enzyme được kiểm soát chặt chẽ trong phòng thí nghiệm.
“Các nhà khoa học đang nỗ lực phát triển các cơ chế an toàn để đảm bảo những vi khuẩn này không thể tự tồn tại trong tự nhiên”, Bell nói.
Giới khoa học đồng thuận rằng việc giải quyết vấn nạn nhựa toàn cầu đòi hỏi sự kết hợp đa dạng các giải pháp công nghệ tái chế. Bên cạnh đó, các chuyên gia khuyến nghị cần giảm sản xuất và tiêu dùng nhựa.
OECD gợi ý các chính sách nghiêm ngặt từ chính phủ các nước như đánh thuế hoặc cấm sử dụng nhựa một lần. Nền kinh tế tuần hoàn nhựa cần đảm bảo khâu thiết kế bao bì thân thiện môi trường và cải thiện hoạt động phân loại rác trước khi tái chế để đạt hiệu quả cao nhất.
Admin
Nguồn: VnExpress
