Buzz
Siêu enzym này phân hủy chất dẻo nhanh hơn 6 lần so với các enzym đã được phát hiện trước đó, và dự kiến sẽ được áp dụng trong ngành công nghiệp tái chế nhựa trong một hoặc hai năm tới.
Mỗi năm, hàng triệu tấn rác thải nhựa được chôn lấp hoặc đốt, gây ra ô nhiễm lan rộng trên toàn cầu. Tại một số vùng, ô nhiễm nhựa trở nên nghiêm trọng, khiến con người và động vật phải đối mặt với nguy cơ ăn phải các hạt vi nhựa. Vì vậy, các nhà khoa học đã nỗ lực nghiên cứu và tìm ra các phương pháp tái chế hiệu quả. Tuy nhiên, vấn đề là, ngày càng có nhiều loại nhựa mới được sản xuất từ nguồn hóa dầu, khiến cho rác thải nhựa vẫn tiếp tục tích tụ tạo thành một vòng luẩn quẩn.
Polyethylene terephthalate (PET) là loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng để sản xuất chai nước ngọt, bao bì hàng hóa, quần áo và nhiều sản phẩm khác. Cần mất hàng trăm năm để loại nhựa này có thể phân hủy tự nhiên trong môi trường. Tuy nhiên, với việc tổng hợp một loại 'siêu enzym' mới, hy vọng sẽ giải quyết được vấn đề rác thải nhựa.
Siêu enzym này phân hủy chất dẻo nhựa nhanh hơn 6 lần so với các loại enzym đã được phát hiện trước đây, và dự kiến sẽ được áp dụng trong ngành công nghiệp tái chế nhựa trong vòng 1 hoặc 2 năm tới. Nghiên cứu được John McGeehan, giám đốc Trung tâm Đổi mới Enzyme (CEI) tại Đại học Portsmouth và Gregg Beckham, một nhà nghiên cứu hàng đầu tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL) dẫn đầu. Các kết quả đã được công bố trong 'Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ' (National Academy of Sciences).
Siêu enzym này được tổng hợp bằng cách kết hợp hai loại enzym khác nhau. Đầu năm 2016, các nhà khoa học đã phát hiện một loại vi khuẩn đặc biệt trong một bãi rác ở Nhật Bản: Ideonella sakaiensis, có khả năng phân hủy nhựa PET thành các phân tử hữu cơ nhỏ.
Sau khi được tinh chế và tối ưu hóa, các nhà khoa học đã tiết lộ loại enzyme đầu tiên - Phiên bản thiết kế kỹ thuật của PETase có khả năng tăng tốc độ phân hủy PET lên khoảng 20%. Sau đó, họ đã phát triển MHETase hydrolase để liên tục cải thiện khả năng phân hủy sinh học PET và khám phá các giải pháp năng lượng thấp tiềm năng để xử lý chất thải nhựa.
Siêu enzyme được tổng hợp hiện nay là sự kết hợp giữa PETase và MHETase để tạo ra những cải tiến, hoạt tính tổng thể tăng gấp 3 lần và tốc độ phân hủy nhanh hơn 6 lần.
Giáo sư John McGeehan từ Đại học Portsmouth ở Anh, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: 'Khi chúng tôi kết hợp các enzym này lại với nhau, chúng tôi đã quan sát thấy sự tăng cường hoạt động đáng kể này. Đó là một nỗ lực để tạo ra một phương pháp phân hủy enzyme tiên tiến hơn, và nó phù hợp với công nghiệp hơn. Tất nhiên, đây cũng là một trong những câu chuyện mà con người học hỏi được từ thiên nhiên và sau đó đưa nó vào phòng thí nghiệm.
Vào tháng 4 năm nay, công ty 'hóa học xanh' của Pháp - Carbios đã phát triển một loại enzym mới, được tìm thấy ban đầu trong thành phần phân hủy của một đống lá cây, có khả năng phân hủy 90% chai nhựa trong 10 giờ ở điều kiện phân hủy lý tưởng là 72 ° C.
Siêu enzym mới được tổng hợp có thể hoạt động ở nhiệt độ thường. John McKeehan cho biết, việc kết hợp các phương pháp khác nhau có thể đẩy nhanh quá trình ứng dụng thương mại của loại enzym này: 'Chúng tôi có thể quan sát cách PETase ăn mòn bề mặt nhựa và MHETase tiếp tục cắt nhỏ nó, vì vậy việc kết hợp chúng lại là để bắt chước những gì diễn ra trong tự nhiên. Nếu chúng ta có thể tạo ra các enzym tốt hơn và nhanh hơn bằng cách kết nối chúng với nhau và cung cấp cho các công ty như Carbios. Thông qua hợp tác, chúng tôi dự kiến sẽ đạt được điều này trong một hoặc hai năm tới'.
Vi khuẩn đã phát triển phương pháp kép này trong hàng triệu năm để phân hủy các polyme tự nhiên (như cellulose). Các nhà khoa học tin rằng bằng cách liên kết hai enzym với nhau, tốc độ phân hủy có thể được tăng lên và chúng có thể hoạt động chặt chẽ hơn với nhau.
Hiện tại, nhóm đang tiến hành nghiên cứu về cách điều chỉnh các enzym này để tăng hiệu suất hoạt động. 'Tiềm năng là rất lớn', McKeehan nhấn mạnh. Phòng thí nghiệm của ông đang thúc đẩy việc xây dựng một trung tâm thử nghiệm trị giá 1 triệu bảng Anh, và Carbios cũng đang xây dựng một nhà máy để chuẩn bị cho việc thương mại hóa loại enzym mới này.
Theo McKeehan, việc kết hợp các enzym có khả năng phân hủy nhựa với các enzym có thể phân hủy sợi tự nhiên có thể mở ra khả năng tái chế hoàn toàn các vật liệu hỗn hợp. 'Các loại vải pha (polyester và cotton) rất khó tái chế. Chúng tôi đã liên lạc với các công ty thời trang lớn sản xuất loại vải này, và họ đang gặp khó khăn trong việc tái chế', ông nói.
Vấn đề ô nhiễm nhựa đòi hỏi một phương pháp tiếp cận đa chiều, giảm sử dụng sản phẩm nhựa và tìm kiếm các vật liệu nhẹ và bền như nhựa là rất cần thiết. Tái chế là chìa khóa giải quyết vấn đề ô nhiễm này, và hướng đi của McKeehan có thể sẽ rất được hoan nghênh trong tương lai.
