Nghiên cứu được TS Hồ Kỳ Quang Minh, giảng viên khoa môi trường cùng 10 cộng sự thực hiện từ năm 2020 với mục tiêu tạo ra nhựa sinh học có khả năng phân hủy trong 30 ngày. Công trình còn hướng đến tái chế chất thải thành nguồn nguyên liệu hữu ích theo mô hình nền kinh tế tuần hoàn.
Theo TS Minh, trong nước thải (bao gồm bùn thải) các nhà máy sản xuất giấy, thủy sản, đường mía... có chứa nhiều chất hữu cơ. Mặc dù môi trường nước thải này khá khắc nghiệt, chứa nhiều độc tố, nhưng vi sinh vật hoàn toàn có thể thích nghi với cơ chế tổng hợp, tích lũy một dạng polymer (nhựa sinh học) trong cơ thể.
Nhóm nghiên cứu sử dụng mẫu nước và bùn thải của một nhà máy sản xuất giấy tại Tiền Giang, phân tích các chủng vi sinh vật trong môi trường. Bằng các phương pháp phân lập, định danh, loại trừ những vi khuẩn có khả năng lây bệnh, nhóm cho ra kết quả hơn 100 chủng vi sinh vật có khả năng tạo nhựa sinh học.
Phân tích đặc tính sinh học, nhóm đánh giá hai chủng vi khuẩn bacillus pumilus (NMG5) và bacillus megaterium (BP5) cho hiệu suất tạo nhựa tốt nhất. "Trong số các chủng vi khuẩn chúng tôi phân lập được vẫn có khả năng có nhiều chủng cho hiệu suất cao hơn", TS Minh nói. Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy, hai chủng vi khuẩn này có tỷ lệ 40% khối lượng khô tích lũy là nhựa sinh học.
Thử nghiệm khả năng phân hủy nhựa sinh học (màu trắng) trong môi trường. Ảnh: NVCC
Nhà máy giấy ở Tiền Giang có công suất xử lý nước thải khoảng 30.000 m3 một ngày đêm, trong đó có 30% là bùn thải, tức khoảng 10.000 m3. Nhóm nghiên cứu tính toán, về lý thuyết có thể thu được khoảng 40 tấn nhựa sinh học từ vi sinh vật. Tuy nhiên, TS Minh cho rằng, trường hợp khối lượng nhựa sinh học chỉ đạt một nửa so với tính toán lý thuyết cũng là một tỷ lệ rất lớn.
Qua phân tích cho thấy, vi sinh vật tồn tại trong bùn thải của nhà máy và sử dụng thức ăn từ chất hữu cơ trong môi trường nên có khả năng làm sạch nước. Theo đó nhóm đề xuất có thể phát triển thành các khối bùn hoạt tính vừa tạo nhựa sinh học vừa xử lý nước với hiệu quả tốt hơn. Để lấy được nhựa sinh học sẽ phải sử dụng các biện pháp hóa học hoặc vật lý để phá vỡ vách tế bào của vi sinh vật thường được cấu tạo bằng polysaccarit. Sau đó sử dụng dung môi lấy kết tủa để thu được nhựa sinh học. Nhựa này khi tồn tại trong môi trường sẽ là nguồn thức ăn của vi sinh vật xung quanh, nên sẽ phân hủy rất nhanh.
Nhóm nghiên cứu phối hợp nhà máy giấy thu mẫu nước, bùn thải phục vụ nghiên cứu. Ảnh: NVCC
Ông Trương Minh Trí, Giám đốc công ty SG Workspace chuyên đầu tư lĩnh vực môi trường, phát triển bền vững, cho biết sử dụng vi sinh vật để tạo nhựa sinh học và xử lý nước thải được nhiều quốc gia phát triển nghiên cứu, có nơi đã áp dụng ở quy mô công nghiệp. Trong nước đã có một số nghiên cứu về nhựa sinh học phục vụ trong bảo vệ môi trường, nông nghiệp...
Theo ông Trí, xu hướng tái chế sản phẩm giúp bảo vệ môi trường phổ biến hơn trong 5 - 10 năm tới. Tuy nhiên các sản phẩm tái chế từ chất thải để phổ biến và cạnh tranh trên thị trường phải đáp ứng yêu cầu về chất lượng và giá so với các sản phẩm truyền thống. Muốn đạt được yêu cầu này, sản phẩm nhựa sinh học phải tối ưu hóa để đảm bảo chất lượng và xây dựng quy mô sản xuất lớn để giảm giá thành. Song song đó, các chính sách nhà nước cần đưa ra các điều kiện bắt buộc trong việc hạn chế dùng túi nhựa truyền thống, tạo điều kiện cho các sản phẩm nhựa sinh học thâm nhập thị trường nhiều hơn.
"Với dự án của nhóm chúng tôi sẽ tiếp tục tham gia các công đoạn thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm để đánh giá và phối hợp các doanh nghiệp xây dựng quy trình sản xuất thử nghiệm, kêu gọi đầu tư để sản phẩm sớm ra thị trường", ông Trí nói.
Hà An