Một loài côn trùng sống ở Lục Địa Đen đã được phát hiện có khả năng tiêu thụ xốp.

Các nghiên cứu cho thấy ấu trùng của loài sâu bột đã phát triển khả năng xử lý nhựa một cách hiệu quả.

Cuộc chiến chống ô nhiễm nhựa đã có thêm một người đồng hành: các nhà khoa học vừa phát hiện ấu trùng sâu bột có thể ăn nhựa polystyrene, hay còn gọi là 'xốp'. Đây là lần đầu tiên một loài côn trùng bản địa Châu Phi được ghi nhận có khả năng tiêu thụ nhựa.

Xốp, một vật liệu phổ biến trong đóng gói thực phẩm, đồ điện tử và các thiết bị công nghiệp, nổi bật với độ bền cao nhưng lại rất khó phân hủy trong tự nhiên.

Các phương pháp tái chế xốp truyền thống như sử dụng hóa chất hoặc nhiệt độ cao thường rất tốn kém và gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, các nhà khoa học đang tìm kiếm một giải pháp sinh học thay thế.

Mới đây, các nhà khoa học tại Trung tâm Quốc tế về Sinh lý và Sinh thái Côn trùng đã phát hiện ấu trùng sâu bột Kenya có thể ăn xốp và tiêu hóa nó nhờ vào vi khuẩn trong ruột, giúp phân hủy cấu trúc hóa học của polystyrene.

Sâu bột nhỏ thường sống chủ yếu trong các trại chăn nuôi gia cầm, nơi có điều kiện ấm áp và thức ăn phong phú, tạo môi trường lý tưởng cho sự phát triển của chúng. Giai đoạn ấu trùng kéo dài từ 8 đến 10 tuần, sau đó chúng sẽ trở thành bọ Alphitobius.

Mặc dù có nguồn gốc từ Châu Phi, sâu bột nhỏ hiện diện ở nhiều nơi trên thế giới. Tuy nhiên, loài được nghiên cứu lần này có thể là một phân loài của chi Alphitobius, và các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để xác minh điều này.

Nghiên cứu cũng tiến hành phân tích hệ vi khuẩn trong ruột của ấu trùng để làm rõ cơ chế hỗ trợ việc phân hủy nhựa.

Những phát hiện nổi bật

Trong thử nghiệm kéo dài hơn một tháng, các nhà khoa học đã cho ấu trùng ăn ba chế độ: chỉ ăn xốp, chỉ ăn cám, hoặc chế độ ăn kết hợp giữa cám và polystyrene.

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng ấu trùng ăn chế độ kết hợp giữa polystyrene và cám có tỷ lệ sống sót cao hơn so với những con chỉ ăn polystyrene, và chúng tiêu thụ polystyrene hiệu quả hơn. Điều này cho thấy rằng chế độ ăn hợp lý giúp ấu trùng tiêu hủy xốp tốt hơn.

Các ấu trùng có thể tiêu hóa polystyrene nhờ vào khả năng lấy năng lượng từ carbon và hydro. Tuy nhiên, nếu chỉ ăn xốp, vi khuẩn trong ruột của chúng không hoạt động hiệu quả. Những con ăn chế độ kết hợp giữa polystyrene và cám có thể phân hủy được khoảng 11,7% lượng polystyrene trong suốt thời gian thí nghiệm.

Vai trò của hệ vi khuẩn trong ruột

Phân tích hệ vi sinh vật trong ruột của ấu trùng sâu bột cho thấy sự thay đổi rõ rệt trong thành phần vi khuẩn tùy thuộc vào chế độ ăn. Các nhà khoa học cho rằng hiểu được sự thay đổi này là rất quan trọng, vì nó giúp xác định những vi khuẩn nào tham gia vào quá trình phân hủy nhựa, từ đó có thể phân lập những vi khuẩn và enzyme có thể ứng dụng vào việc phân hủy nhựa.

Kết quả phân tích cho thấy ruột của các ấu trùng ăn polystyrene chứa nhiều vi khuẩn Proteobacteria và Firmicutes, những vi khuẩn có khả năng thích nghi với nhiều môi trường và phân hủy các chất phức tạp. Các vi khuẩn như Kluyvera, Lactococcus, Citrobacter và Klebsiella xuất hiện đặc biệt nhiều, chúng nổi bật nhờ khả năng sản xuất enzyme giúp phân hủy nhựa tổng hợp. Những vi khuẩn này không gây hại cho côn trùng và môi trường khi sử dụng ở quy mô lớn.

Sự đa dạng của quần thể vi khuẩn trong ruột của sâu bột chứng tỏ chúng đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy nhựa. Điều này có thể chỉ ra rằng sâu bột không tự động ăn nhựa, mà là nhờ vào sự thích nghi của vi khuẩn trong ruột khi chúng bắt đầu tiêu thụ nhựa.

Những phát hiện này củng cố giả thuyết của nhóm nghiên cứu rằng ruột của một số loài côn trùng có khả năng hỗ trợ quá trình phân hủy nhựa, nhờ vào vi khuẩn trong ruột chúng có khả năng sản xuất enzyme phân hủy các polymer nhựa.

Khám phá này mở ra cơ hội phân lập các vi khuẩn và enzyme mà chúng sản xuất, từ đó phát triển các giải pháp vi sinh nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa trên quy mô lớn.

Các bước tiếp theo

Trước đây, một số loài côn trùng như sâu bột vàng (Tenebrio molitor) và siêu sâu (Zophobas morio) đã chứng minh khả năng hấp thụ nhựa, giúp chúng phân hủy polystyrene nhờ vào sự hỗ trợ của hệ vi khuẩn trong ruột.

Nghiên cứu mới này đặc biệt chú trọng đến các loài côn trùng bản địa châu Phi, những loài chưa được nghiên cứu nhiều. Điều này rất quan trọng vì các điều kiện môi trường và côn trùng ở châu Phi có thể khác biệt so với các khu vực khác, mở ra cơ hội mang lại những hiểu biết mới và giải pháp thực tế cho vấn đề ô nhiễm nhựa tại khu vực này.

Khả năng tiêu thụ nhựa polystyrene của sâu bột nhỏ ở Kenya cho thấy chúng có thể góp phần vào việc phân hủy rác thải, đặc biệt là đối với loại nhựa khó tái chế bằng phương pháp thông thường.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu sẽ tập trung vào việc tìm ra các vi khuẩn trong ruột sâu bột giúp phân hủy nhựa, cũng như nghiên cứu cách các enzyme mà vi khuẩn này sản sinh có thể phân hủy nhựa. Nhóm hy vọng sẽ sản xuất các enzyme này với số lượng lớn để ứng dụng trong tái chế nhựa.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu sẽ kiểm tra xem loài sâu bột này có thể phân hủy được các loại nhựa khác hay không.

Trong tương lai, nếu chúng ta muốn sử dụng sâu bột nhỏ để phân hủy nhựa quy mô lớn, cần thiết lập các kế hoạch để duy trì sức khỏe cho côn trùng khi chúng tiêu thụ nhựa trong thời gian dài. Đồng thời, cần kiểm tra xem liệu sinh khối của côn trùng sau quá trình này có đủ an toàn để làm thức ăn cho gia súc hay không.

Nguồn: The Conversation, Scientific Reports