Các nhà khoa học tại Đại học RMIT Việt Nam đã phát triển một vật liệu thời trang thân thiện với môi trường và bền hơn cotton khoảng mười lần từ cellulose vi khuẩn, hay lớp màng sinh học phía trên món đồ uống được ưa thích kombucha.
Đối với những ai tự làm trà kombucha, con giống SCOBY (viết tắt của cụm từ Symbiotic Colony of Bacteria and Yeast, tức cộng đồng cộng sinh giữa vi khuẩn và nấm men) chắc chắn là một thuật ngữ quen thuộc.
Tuy có hình hài không ưa nhìn nhưng SCOBY rất đa năng. Chỉ cần cho “ăn” trà hoặc cà phê pha đường, con giống này có thể sinh trưởng nhanh chóng. Trà hoặc cà phê là nguyên liệu cần thiết bởi caffeine chứa nitơ, kích thích sự phát triển của vi sinh vật, trong khi đường đóng vai trò là nguồn cung cấp carbon cần thiết cho sự phát triển này.
Các loài vi khuẩn trong SCOBY như komagataeibacter xylinus có khả năng nhả ra các sợi cellulose, tạo thành một tấm màng có thể thu hoạch và chế biến sau đó.
Khả năng chế tạo cellulose từ vi khuẩn không phải là điều mới mẻ. Nó được phát hiện lần đầu vào năm 1886, nhưng công dụng chính được khai thác từ thời điểm đó đến giờ chủ yếu là trong ngành thực phẩm và đồ uống. Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu mới bắt đầu tìm hiểu cách khai thác loại cellulose này cho mục đích thời trang.
“Lý do mà chúng tôi quan tâm đến việc dùng cellulose vi khuẩn để chế tạo thành vật liệu là vì chúng bền hơn cotton khoảng mười lần. Mặc dù không có nguồn gốc thực vật nhưng cellulose vi khuẩn có tính chất rất giống với cellulose từ cây bông. Về một số phương diện thì cellulose vi khuẩn còn ưu việt hơn – nó cực kỳ tinh khiết, có khả năng thấm hút cao và có độ bền và kéo dãn ấn tượng”, nhóm tác giả RMIT cho biết.
Những đặc điểm như vậy khiến chất liệu này phù hợp với nhiều mục đích sử dụng, từ sản xuất trang phục đến ứng dụng y sinh, như băng gạc nhờ khả năng kháng khuẩn tự nhiên. Nó có thể được nhuộm màu, may và xử lý để tạo ra các kết cấu khác nhau. Ngoài ra, nó có thể thay thế da trong quần áo, giày dép và phụ kiện.
Trong đó, trang phục là lĩnh vực được các nhà khoa học quan tâm hơn cả. Từ năm 2017, họ đã tìm ra cách nuôi cấy cellulose vi khuẩn trong khuôn có hình dạng giống như các mảnh rời của quần áo để tránh lãng phí 15-20% vật liệu khi cắt vải.
Các phương pháp truyền thống để sản xuất quần áo đang tác động xấu đến môi trường. Nếu có thể mở rộng quy mô sản xuất cellulose vi khuẩn bằng các nguyên liệu dễ tìm như đường và trà, chúng ta có thể sản xuất ra một loại vải mới linh hoạt và bền vững hơn.
Trong một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Q1
Results in Engineering vào đầu năm 2025, nhóm nghiên cứu do TS. Rajkishore Nayak và TS.Donna Cleveland, Khoa Truyền thông và Thiết kế, Đại học RMIT Việt Nam, dẫn đầu đã tìm cách sử dụng các thành phần khác nhau có sẵn tại Việt Nam - bao gồm đường nâu, đường mía, đường trắng, thanh long đỏ (nguồn carbon) và trà đen, trà hoa nhài, trà hoa đậu biếc (nguồn nitơ) - để nuôi các mẫu cellulose vi khuẩn và lấy sinh khối.
Sau 7 - 20 ngày nuôi sinh khối, họ đo nồng độ pH của sinh khối thu hoạch được (pH rơi vào từ 2,6 đến 4,4) và xử lý kiềm để tăng độ pH lên giá trị trung tính (pH gần 7) cho phù hợp với các ứng dụng thời trang và dệt may.
Sau đó, các nhà khoa học bắt đầu đo các đặc tính của vật liệu cellulose vi khuẩn và so sánh chúng với các mẫu vải dệt cotton tham chiếu để đánh giá tính chất và rút kinh nghiệm cho quá trình nuôi sinh khối.
Kết quả, một số mẫu vật liệu cellulose vi khuẩn có độ bềngần với các mẫu vải dệt cotton, cho thấy chúng có tiềm năng trong các ứng dụng trang phục. Tuy nhiên, các giá trị về độ cứng và độ rủ của các mẫu vải cellulose vi khuẩn lại cao hơn đáng kể, trong khi khả năng phục hồi nếp gấp thấp hơn đáng kể, cho thấy chúng phù hợp hơn để sản xuất các phụ kiện như ví tiền, ví cầm tay, ví đựng thẻ, túi xách...
Theo các nhà nghiên cứu, các yếu tố như loại nguồn carbon và nitơ ảnh hưởng lớn đến độ dày của vật liệu cellulose vi khuẩn. Ví dụ, trà đen có hàm lượng nitơ (4–6%) cao hơn so với hoa đậu biếc (2–3%), nên sự phát triển của các mẫu cellulose vi khuẩn dùng trà đen cũng nhanh hơn, dẫn đến độ dày cao hơn so với các nguồn khác.
“Rõ ràng là cellulose vi khuẩn đáp ứng một số đặc tính cần thiết cho các ứng dụng thời trang và dệt may. Tuy nhiên, một số đặc tính cần được cải thiện để làm cho chúng trở thành vật liệu bền vững lý tưởng”, các tác giả đánh giá. Trong nghiên cứu của mình, nhóm tác giả đã sử dụng cellulose vi khuẩn để làm ví và vải bạt vẽ tranh.
Hiện nay, thách thức đặt ra cho ngành sản xuất vải từ cellulose vi khuẩn nằm ở quy mô và hiệu quả. "Chúng tôi vẫn chưa tìm ra cách mở rộng quy mô chế tạo cellulose vi khuẩn lên mức cần thiết để đáp ứng nhu cầu của các nhà sản xuất quần áo lớn. Quá trình lên men cũng đòi hỏi nhiều nước và khi lên men thì nước sẽ có tính axit nên không thể dễ dàng tái sử dụng", các tác giả
cho biết.
Thời gian tới, các nhà nghiên cứu của Đại học RMIT Việt Nam có kế hoạch hoàn thiện quá trình nuôi cấy để cải thiện các đặc tính và hiệu suất của vật liệu cellulose vi khuẩn dùng cho dệt may và thời trang. Họ cũng tính đến việc xếp chồng nhiều lớp sinh khối với nhau để tạo ra vật liệu tốt hơn, và làm cho chúng trở nên thích hợp khi dùng chung với các vật liệu dệt hiện có.
“Nghiên cứu của chúng tôi dựa trên các thành phần bản địa có sẵn ở Việt Nam. Nhưng những phát hiện này cũng có thể áp dụng cho những nước nhiệt đới khác như Bangladesh, Campuchia và Lào - những nơi đang trở thành trung tâm sản xuất quan trọng của toàn cầu về thời trang và dệt may", theo nhóm nghiên cứu.
Nguồn: