Biến chai nhựa đã qua sử dụng thành hương liệu vani

Hiện nay, nhựa mất khoảng 95% giá trị chỉ sau một lần sử dụng. Khuyến khích thu gom và tái sử dụng nhựa một cách hiệu quả hơn là chìa khóa để giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa toàn cầu.

Các nhà nghiên cứu trước đây đã phát triển các enzyme đột biến để phá vỡ polyme polyethylene terephthalate được sử dụng trong chai đựng đồ uống thành đơn vị cơ bản hơn của nó, axit terephthalic (TA). Giờ đây, họ tiếp tục sử dụng các vi khuẩn để có thể chuyển đổi TA thành hương liệu vani.

Hương liệu vani được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm. Nó cũng là một hóa chất quan trọng được sử dụng với số lượng lớn để sản xuất dược phẩm, sản phẩm tẩy rửa và thuốc diệt cỏ. Nhu cầu toàn cầu đối với nguyên liệu này đang tăng, tính đến năm 2018 là 37.000 tấn, vượt xa nguồn cung từ đậu vani tự nhiên. Khoảng 85% lượng hương liệu vani hiện nay được tổng hợp từ các hóa chất có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch.

Joanna Sadler, Đại học Edinburgh, người thực hiện nghiên cứu mới, cho biết: “Đây là ví dụ đầu tiên về việc sử dụng một hệ thống sinh học để xử lý rác thải nhựa thành một hóa chất công nghiệp có giá trị và nó có những tác động rất thú vị đối với nền kinh tế tuần hoàn.”

“Công việc của chúng tôi cho thấy nhựa không phải một loại chất thải có vấn đề, thay vào đó là một nguồn vật liệu mới có thể tạo ra các sản phẩm có giá trị cao”, Stephen Wallace, cũng ở Đại học Edinburgh, cho biết.

Khoảng 1 triệu chai nhựa được bán mỗi phút trên khắp thế giới và chỉ 14% trong số đó được tái chế. Đến giờ, ngay cả những chai được tái chế cũng chỉ có thể biến thành sợi sử dụng cho quần áo hoặc thảm.

Nghiên cứu mới, được công bố trên tạp chí Green Chemistry, đã sử dụng vi khuẩn E coli được thiết kế để biến đổi TA thành hương liệu vani. Wallace cho biết, nhóm đã làm ấm nước chứa TA và vi sinh vật đến 37 độ C trong một ngày, điều kiện tương tự như để nấu bia, và chuyển đổi thành công 79% TA thành vanillin.

Tiếp theo, các nhà khoa học sẽ tinh chỉnh thêm vi khuẩn để tăng tỷ lệ chuyển đổi hơn nữa, “Chúng tôi nghĩ rằng tỷ lệ có thể sẽ tiếp tục cải thiện khá nhanh chóng," theo Wallace. Họ cũng sẽ tìm cách mở rộng quy trình để chuyển đổi được lượng nhựa lớn hơn. Các phân tử có giá trị khác cũng có thể được ủ từ TA, chẳng hạn như một số loại phân tử được sử dụng trong nước hoa.

Ellis Crawford, thuộc Hiệp hội Hóa học Hoàng gia Anh, đánh giá: “Đây là một ứng dụng thực sự thú vị của khoa học vi sinh vật để cải thiện tính bền vững. Sử dụng vi sinh để biến nhựa phế thải, có hại cho môi trường, thành một loại hàng hóa quan trọng là một minh chứng về hóa học xanh”.

Nghiên cứu gần đây cho thấy chai lọ là loại ô nhiễm nhựa phổ biến thứ hai trong các đại dương, sau túi nhựa. Năm 2018, các nhà khoa học đã vô tình tạo ra một loại enzyme đột biến có khả năng phá vỡ chai nhựa và các nghiên cứu tiếp theo đã tạo ra một loại siêu enzyme có thể ăn chai nhựa nhanh hơn.