การสร้าง "พลาสติกมีชีวิต" ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยจีนแห่งฮ่องกงได้สร้าง "พลาสติกมีชีวิต" ชนิดหนึ่งที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ โดยการฝังจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายพลาสติกได้ลงในวัสดุพื้นฐาน

อิเล็กโทรดที่ทำจากพลาสติกทั่วไป (แถวบน) ย่อยสลายได้ยากกว่าอิเล็กโทรดที่ทำจาก "พลาสติกมีชีวิต" (แถวล่าง) ภาพ: ACS

จุลินทรีย์บางชนิด (แบคทีเรีย เชื้อรา) สามารถย่อยสลายสายโซ่พอลิเมอร์ยาวๆ (พลาสติก พลาสติกชีวภาพ) ได้โดยการหลั่งเอนไซม์เฉพาะออกมานอกเซลล์ จากกลไกนี้ นักวิทยาศาสตร์ ได้ดัดแปลงพันธุกรรมสปอร์ของแบคทีเรีย Bacillus subtilis ให้ผลิตเอนไซม์ย่อยสลายพลาสติก จากนั้นจึงนำไปฉีดลงในวัสดุพลาสติกเดิมโดยตรง จุลินทรีย์เหล่านี้จะอยู่ในสภาวะพักตัวจนกว่าจะถูกกระตุ้นด้วย "สารละลายธาตุอาหาร" ที่ร้อน หลังจากนั้นพวกมันจะย่อยสลายพลาสติกจนหมดภายในไม่กี่วัน โดยไม่ทิ้งอนุภาคไมโครพลาสติกไว้เลย

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ใช้จุลินทรีย์ในการย่อยสลายพลาสติก ในปี 2024 มีการใช้โพลีแคโปรแลคโตน (PCL) เพื่อทดสอบความสามารถของเอนไซม์ที่จุลินทรีย์หลั่งออกมาในการย่อยสลาย ในขณะเดียวกัน ในสหรัฐอเมริกา ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียได้สร้างพลาสติก TPU ที่มีความยืดหยุ่นสูงซึ่งมีสปอร์ของจุลินทรีย์อยู่ภายใน ซึ่งสามารถย่อยสลายได้เมื่อทิ้งลงในหลุมฝังกลบ

อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมของนักวิทยาศาสตร์ชาวฮ่องกงนั้นอยู่ที่สองประเด็นหลัก ประการแรก แทนที่จะพึ่งพาเอนไซม์เพียงตัวเดียวในการย่อยสลายพอลิเมอร์ พวกเขาได้ดัดแปลงสายพันธุ์ Bacillus subtilis เพื่อผลิตเอนไซม์สองชนิดที่ทำงานร่วมกันและเสริมซึ่งกันและกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เอนไซม์ตัวหนึ่งจะย่อยสลายสายโซ่พอลิเมอร์ยาว ทำลายโครงสร้างเดิม ในขณะที่เอนไซม์อีกตัวหนึ่งจะย่อยสลายสายโซ่เหล่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการใช้เอนไซม์ตัวเดียว วิธีการใช้เอนไซม์สองชนิดนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าอย่างเห็นได้ชัด สามารถย่อยสลาย PCL ได้เกือบทั้งหมดภายในเวลาเพียง 6 วัน

นวัตกรรมประการที่สองคือการฝังสปอร์ของจุลินทรีย์ลงในวัสดุพลาสติกพื้นฐานโดยตรง ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ "พลาสติกมีชีวิต" วัสดุใหม่นี้มีคุณสมบัติทางกลที่ทนทานและยืดหยุ่นคล้ายกับเยื่อ PCL ทั่วไป เมื่อเติมสารละลายธาตุอาหารเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 50°C มันจะกระตุ้นสปอร์ของแบคทีเรียและเริ่มกระบวนการย่อยสลาย

ในการทดลอง นักวิจัยได้ใช้ "พลาสติกมีชีวิต" ที่กล่าวถึงข้างต้นในการสร้างอิเล็กโทรดที่มีความยืดหยุ่น ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ทำงานได้ตามปกติและสลายตัวได้เองเมื่อสัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการนี้ใช้เวลาสองสัปดาห์โดยไม่ทิ้งร่องรอยใดๆ รวมถึงอนุภาคไมโครพลาสติกด้วย

แม้จะเน้นย้ำถึงประโยชน์ในทางปฏิบัติที่สำคัญของการวิจัยนี้ นักวิทยาศาสตร์ก็ยอมรับข้อจำกัดของพลาสติกชนิดใหม่นี้ นั่นคือ กระบวนการย่อยสลายยังคงขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมหรือตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้น พวกเขาจึงกำลังพยายามพัฒนาตัวกระตุ้นสปอร์แบบใช้น้ำ เนื่องจากขยะพลาสติกส่วนใหญ่ลงเอยด้วยการอยู่ในแม่น้ำ ทะเลสาบ และทะเล นอกจากนี้ พวกเขายังหวังว่าวิธีการใหม่นี้จะสามารถนำไปใช้ได้ไม่เพียงแต่กับ PCL เท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลาสติกชนิดอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลาสติกที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกใช้แล้วทิ้งด้วย

MAI QUEN (อ้างอิงจาก newatlas, American Chemical Society)

ที่มา: https://baocantho.com.vn/tao-ra-nhua-song-tu-phan-huy-sinh-hoc-a204604.html