Vi khuẩn và chất xúc tác tái chế nhựa phế thải thành những hóa chất hữu ích
Phương pháp tái chế hỗn hợp rác thải nhựa, sử dụng chất xúc tác hóa học phân hủy các loại nhựa khác nhau để vi khuẩn có thể chuyển hóa các vật liệu thu được thành những hợp chất hữu ích, thân thiện môi trường.
Chất xúc tác và vi khuẩn có thể chuyển hóa rác thải nhựa thành hợp chất hữu ích. Ảnh NewScientic
Sự kết hợp các chất xúc tác hóa học và vi khuẩn được thiết kế có thể được sử dụng để chuyển đổi hỗn hợp rác nhựa thông thường thành sản phẩm hữu ích. Kỹ thuật này có thể được điều chỉnh cho những loại nhựa khác hoặc chế tạo các loại vật liệu khác nhau.
Những quy trình chuyển đổi chất thải nhựa đang được nghiên cứu thành các hóa chất hữu ích có xu hướng chỉ tập trung vào một loại nhựa duy nhất, do đó rất khó để thiết kế các cơ sở công nghiệp tái chế, có thể đối phó với hỗn hợp chất thải nhựa. Nhu cầu này thực sự cần thiết cho một nền kinh tế quay vòng.
TS Gregg Beckham, GS Adjoint. Kỹ thuật Hóa học và Sinh học tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia ở Colorado và các đồng nghiệp đã thiết kế một quy trình 2 bước sử dụng các chất xúc tác sẵn có và một loại vi khuẩn đất được biến đổi Pseudomonas putida, để xử lý hỗn hợp của một số vật liệu phế thải nhựa phổ biến nhất.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng quy trình này để biến đổi polystyrene, polyethylene terephthalate (PET) và polyethylene mật độ cao (HDPE) thành một họ những hợp chất có thể phân hủy sinh học được gọi là polyhydroxyalkanoat, thường được sử dụng trong các ứng dụng y sinh như chỉ khâu hoặc nối gân.
Bước đầu tiên của quy trình được lấy từ một phương pháp công nghiệp phổ biến để tạo ra axit terephthalic, một thành phần của PET. Phân đoạn quy trình này sử dụng oxy và các chất xúc tác hóa học phá vỡ những liên kết carbon trong rác thải nhựa hỗn hợp, giúp vi khuẩn dễ tiêu hóa hơn các hợp chất thu được.
GS Beckham nói: “Bước một giống như sử dụng một cái búa lớn: nhóm nghiên cứu sử dụng oxy và các chất xúc tác hóa học đơn giản để tạo ra những chất trung gian sinh học được oxy hóa, sau đó thiết kế một vi sinh vật biến những chất này thành một sản phẩm duy nhất”.
Nhóm nhà khoa học của GS Beckham đã chế tạo vi khuẩn để sản xuất polyhydroxyalkanoat trong nghiên cứu này, nhưng hoàn toàn khả thi khi ứng dụng quy trình này vào sản xuất những sản phẩm khác được sử dụng rộng rãi hơn như những khối vật liệu xây dựng, dễ dàng tái chế và thân thiện với môi trường. Nhóm nghiên cứu tin tưởng sẽ mở rộng phương pháp công nghệ này để đối phó với sự đa dạng rộng lớn của chất dẻo.
GS Beckham cho biết: “Điều thú vị về sinh học tổng hợp, kỹ thuật trao đổi chất và ý tưởng về cơ cấu sinh học này là khi có vi sinh vật, có thể ăn hoặc tiêu thụ các chất trung gian được oxy hóa, thì con người có thể tạo ra bất cứ loại vật liệu gì.”
Mike Shaver, GS Khoa học Polymer tại Trường Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Manchester, Anh cho biết, khái niệm kết hợp phân hủy hóa học và chuyển hóa sinh học là một phương pháp mới, linh hoạt và có thể trở thành một phần của chuỗi tái chế rác thải nhựa hỗn hợp.
Ông nói: “Ý tưởng đặt ra là có thể xử lý trước bằng chất xúc tác những polyme để có được một nhóm nguyên liệu đa dạng, sau đó tập hợp lại thông qua sinh học thành những nguyên vật liệu thô, có hiệu quả kinh tế cao hơn là một phát minh thực sự quan trọng.
Nhưng quy trình này mới chỉ được các nhà nghiên cứu chứng minh trong phòng thí nghiệm và cần được phải được chứng minh về tính khả thi trong kinh tế và thực tế ứng dụng trong thế giới thực, GS Shaver nhấn mạnh.
