Phát triển vật liệu mới có khả năng phân hủy trong nước biển

Nhằm tìm ra giải pháp để chống lại sự gia tăng của rác nhựa, các nhà khoa học tại Đại học California San Diego đã phát triển các vật liệu phân hủy sinh học mới được thiết kế để thay thế nhựa được sử dụng thông thường. Sau khi chứng minh rằng vật liệu xốp polyurethane được phân hủy sinh học trong các bể ủ trên đất liền, một nhóm các nhà khoa học liên ngành sinh vật học và hóa học cũng đã chỉ ra rằng vật liệu này được phân hủy sinh học trong nước biển. Kết quả được công bố trên tạp chí Khoa học về Môi trường Tổng thể.

Các nhà nghiên cứu đang làm việc để giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa mà hiện đang được coi là một cuộc khủng hoảng môi trường toàn cầu. Năm 2010, các nhà nghiên cứu ước tính rằng 8 tỷ kg nhựa đi vào đại dương trong một năm và dự đoán con số sẽ còn tăng mạnh vào năm 2025. Khi được thải ra đại dương, rác thải nhựa phá vỡ hệ sinh thái biển, di chuyển đến các vị trí trung tâm và hình thành các thùng rác như bãi rác Thái Bình Dương, có diện tích hơn 1,6 triệu km vuông. Những chất dẻo này không bao giờ bị phân hủy hoàn toàn, mà chúng phân hủy thành các hạt nhỏ hơn, cuối cùng trở thành vi nhựa tồn tại trong môi trường hàng thế kỷ.

Rác thải nhựa là mối đe dọa lớn đến môi trường biển 

Làm việc với đồng tác giả nghiên cứu Samantha Clements, một nhà sinh học biển và thợ lặn khoa học tại Viện Hải dương học Scripps, các nhà nghiên cứu UC San Diego đã tiến hành một loạt các thử nghiệm về vật liệu polyurethane có thể phân hủy sinh học của họ - hiện đang được sử dụng làm lớp xốp trong những đôi giày phân hủy sinh học đầu tiên được bán thử trên thị trường - tại Cầu tàu Tưởng niệm Ellen Browning Scripps của Scripps và Thủy cung Thử nghiệm. Vị trí của cầu tàu đã cung cấp cho các nhà khoa học cơ hội tiếp cận và cơ hội duy nhất để kiểm tra các vật liệu trong hệ sinh thái tự nhiên gần bờ, đây là môi trường chính xác mà các loại rác thải nhựa có nhiều khả năng xuất hiện nhất.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng một loạt các sinh vật biển cư trú trên tấm xốp polyurethane và phân hủy sinh học vật liệu này trở lại đơn chất hóa học ban đầu của chúng, được sử dụng làm chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật này, trong môi trường đại dương. Dữ liệu từ nghiên cứu này cho thấy các vi sinh vật này, là một hỗn hợp của vi khuẩn và nấm, tồn tại trong môi trường biển tự nhiên.

Giáo sư Mayfield, Trường Khoa học Sinh học và Giám đốc Trung tâm Công nghệ Sinh học Tảo California, cho biết: “Việc thải bỏ nhựa trong đại dương không đúng cách sẽ phân hủy thành vi nhựa. Đây đã trở thành một vấn đề môi trường nghiêm trọng. Chúng tôi đã chứng minh rằng hoàn toàn có thể tạo ra các sản phẩm nhựa hiệu suất cao mà cũng có thể phân hủy hoàn toàn trong đại dương. Ngay từ đầu, nhựa không nên đi vào đại dương, nhưng nếu có, vật liệu này sẽ trở thành thức ăn cho vi sinh vật chứ không phải nhựa. rác và vi nhựa gây hại cho đời sống thủy sinh."

Giày dép, bao gồm cả dép xỏ ngón, loại dép phổ biến nhất thế giới, chiếm một tỷ lệ lớn rác thải nhựa được thải ra các đại dương và bãi rác trên thế giới. Để kiểm tra và phân tích đầy đủ các vật liệu polyurethane của họ, được phát triển tại UC San Diego trong tám năm qua, nhóm nghiên cứu đã tham gia cùng các chuyên gia về sinh học, polymer và hóa học tổng hợp và khoa học biển. Các mẫu vật liệu xốp được tiếp xúc với động lực thủy triều và sóng và được theo dõi các thay đổi phân tử và vật lý bằng cách sử dụng quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier và kính hiển vi điện tử quét. Kết quả cho thấy rằng vật liệu bắt đầu xuống cấp trong vòng bốn tuần. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã xác định các vi sinh vật từ sáu địa điểm biển xung quanh San Diego có khả năng phá vỡ và tiêu thụ vật liệu polyurethane.

Giáo sư Mayfield nói: “Không một ngành học nào có thể giải quyết những vấn đề môi trường phổ biến này nhưng chúng tôi đã phát triển một giải pháp tích hợp hoạt động trên đất liền - và bây giờ chúng tôi biết cả phân hủy sinh học trong đại dương. Tôi rất ngạc nhiên khi thấy có bao nhiêu sinh vật cư trú trên những lớp bọt này trong đại dương. Nó trở thành một thứ giống như một rạn san hô vi sinh vật."

 Bảo Linh