Những khám phá mới về phân hủy nhựa

Các nhà khoa học đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để tìm ra giải pháp phân hủy nhựa. Họ sử dụng một cơ sở dữ liệu khổng lồ chứa tất cả các enzyme (men enzim) đã biết trong thế giới tự nhiên, sau đó chạy mô phỏng về những sự kết hợp và đột biến enzyme nào sẽ giúp tăng tốc quá trình phân hủy. Phương pháp này giống như một dạng máy móc tiến hóa được tăng tốc bằng máy tính, kết hợp với học máy. Về cơ bản, họ đã sử dụng quá trình tiến hóa nhanh chóng do quan sát thực tế dẫn dắt.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy một enzyme nhất định không ổn định tổng thể, vì vậy họ đã sử dụng phương pháp học máy để tìm ra những đột biến điểm nào có thể khiến enzyme này ổn định hơn. Kết quả là họ đã tìm thấy một vài đột biến làm tăng đáng kể độ ổn định và đồng thời cũng làm tăng đáng kể hoạt động của enzyme trên nhựa. Công nghệ tiên tiến này mở ra một ranh giới hoàn toàn mới về khả năng khoa học.

Nhóm nghiên cứu không dừng lại ở đó. Họ đang suy nghĩ về việc làm sạch nhựa thực sự có trong môi trường. Ứng dụng này không có lợi thế là có thể kiểm soát nhiệt độ và độ pH một cách tốt, vì vậy việc có một enzyme linh hoạt để hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau là vô cùng giá trị. Khi nhựa PET được phân hủy thành các thành phần axit terephthalic và ethylene glycol, nó có thể được tái chế thành nhựa mới. Nhưng nó không nhất thiết phải là nhựa. Về mặt lý thuyết, nó có thể được sử dụng để tạo ra thứ gì đó tốt hơn, chẳng hạn như vanillin. Một nhóm các nhà khoa học ở Edinburgh đã tìm ra cách biến nhựa thành vanillin, thành phần chính trong vani. Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng vi khuẩn E. coli. Nghe có vẻ ngon miệng, nhưng vanillin thực chất là một hợp chất được chiết xuất từ dầu mỏ, cùng nguồn nguyên liệu được sử dụng để sản xuất xăng dầu cho xe hơi.

Nói cách khác, các nhà khoa học đã lấy một trong những enzyme được báo cáo là thực hiện quá trình depolymerization ban đầu, sau đó lấy hỗn hợp axit terephthalic và ethylene glycol thu được từ quá trình đó và đơn giản là đưa chúng vào vi khuẩn E. coli. Mặc dù hợp chất này có nguồn gốc từ nhựa thải và vi khuẩn, nhưng xã hội chúng ta vẫn chấp nhận ăn thực phẩm có chứa dầu mỏ, vì vậy tại sao lại không chấp nhận vi khuẩn sản xuất vanillin cho chúng ta? Tuy nhiên, mục tiêu của các nhà khoa học này không phải là bán kem vani cho bạn. Họ quan tâm hơn đến việc "upcycling" nhựa tái chế. Tái chế nhựa thành nhựa khác được gọi là "downcycling", vì chất lượng của nhựa giảm dần qua mỗi lần tái chế. Upcycling, ngược lại, biến đổi nhựa thành các hợp chất khác. Ưu điểm của upcycling là nó đưa carbon trở lại nền kinh tế hóa học dưới dạng có giá trị cao hơn. Vanillin không phải là sản phẩm duy nhất có thể được tạo ra từ nhựa PET. Các phân tử thu được khi depolymerize PET thực sự là các chất trung gian trên đường dẫn đến một số lượng lớn các sản phẩm công nghiệp mà chúng ta ngày nay phụ thuộc vào. Một trong những sản phẩm thú vị nhất hiện nay là các chất trung gian dược phẩm. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể biến đổi chất thải nhựa thành các hợp chất dược phẩm, biến thứ gì đó đang gây hại môi trường thành nguồn cung cấp thuốc cho con người. Ngoài ra, nhựa tái chế còn có thể được chuyển đổi thành các chất tạo mùi khác, vật liệu cho quần áo và mỹ phẩm. Đây thực sự chỉ là khởi đầu của những gì có thể xảy ra trong lĩnh vực tái chế nhựa. Mặc dù giun sáp không thể giải quyết tất cả các vấn đề của chúng ta, nhưng những nghiên cứu khoa học đang diễn ra trong lĩnh vực này thực sự thú vị và tất cả đều nhờ vào cảm hứng từ thiên nhiên.