Công nghệ

Nghiên cứu thành công nhựa sinh học thay thế PET

Quỳnh Lâm • 18/09/2025 - 14:03

Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp cho cuộc khủng hoảng rác thải nhựa, các nhà khoa học đã thành công trong việc sử dụng vi khuẩn E. coli để sản xuất một loại nhựa phân hủy sinh học mới, hiệu quả hơn nhiều so với các loại nhựa có thể tái chế hiện nay.

Các nhà khoa học tại Đại học Kobe (Nhật Bản) vừa phát triển thành công một loại nhựa phân hủy sinh học có tính chất cơ học từng bước vượt qua cả PET - loại nhựa phổ biến dùng trong chai lọ và quần áo hiện nay.

Nhóm nghiên cứu do kỹ sư sinh học Tsutomu Tanaka dẫn đầu đã sử dụng vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) để sản xuất hợp chất tên gọi PDCA (pyridinedicarboxylic acid) từ đường glucose. PDCA không chỉ có khả năng phân hủy sinh học, mà còn có đặc điểm vật lý tương đương thậm chí tốt hơn cả PET. Đáng chú ý hơn, quá trình phân hủy này không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại.

Screen Shot 2025-09-17 at 23.30.27 — Loại nhựa phân hủy sinh học mới hứa hẹn thay thế PET.

Được biết, trong quá trình nghiên cứu, nhóm đã đối mặt với một thách thức lớn khi một enzyme đưa vào tạo ra hydrogen peroxide (H₂O₂) - chất rất dễ phản ứng và làm hại chính enzyme sản xuất nó, khiến enzyme bị bất hoạt. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã thành công điều chỉnh điều kiện nuôi cấy vi khuẩn bằng cách thêm một chất có khả năng tiêu diệt H₂O₂ giúp giải quyết "nút thắt" này.

So với các báo cáo trước, lần này nhóm nghiên cứu đạt được kết quả kỷ lục khi nồng độ PDCA trong bể lên men cao hơn hơn 7 lần. Việc đạt được năng suất cao trong các bể phản ứng sinh học mở ra cơ hội để sản xuất thực tế ở quy mô lớn. Bước tiếp theo của nhóm sẽ là tối ưu hóa để giảm chi phí và cải thiện khả năng sản xuất hàng loạt. Mặc dù thêm hóa chất để xử lý H₂O₂ có thể đem lại thách thức về kinh tế và logistics, nhưng việc nhóm đã tạo ra được lượng PDCA đủ lớn ở quy mô bể lên men là tiền đề quan trọng cho ứng dụng thực tế.

Ngoài việc nhắm trực tiếp vào nhựa, công trình này cũng mang ý nghĩa rộng hơn trong sinh hóa kỹ thuật. Nghiên cứu cho thấy con đường để sử dụng trao đổi chất của tế bào để tổng hợp các phân tử có chứa nitơ - mà trước đây thường chỉ làm được bằng cách hóa học với nhiều tác dụng phụ. Điều này mở rộng tiềm năng của sản xuất sinh học trong các lĩnh vực vật liệu cao cấp.

Tóm lại, loại nhựa PDCA mới này hứa hẹn là một bước tiến vượt bậc trong việc thay thế PET, góp phần giảm lượng nhựa dầu mỏ, giảm ô nhiễm và mở ra hướng phát triển mới cho nhựa sinh học mạnh mẽ, thân thiện với môi trường.

Nhựa PET (polyethylene terephthalate) hiện nay là một trong những loại nhựa phổ biến nhất trên thế giới, thường được dùng để sản xuất chai nước, bao bì thực phẩm và sợi vải polyester. Ưu điểm lớn nhất của PET là nhẹ, bền, trong suốt và có khả năng chống thấm tốt, nhờ vậy nó rất tiện dụng và rẻ để sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, nhược điểm là PET có nguồn gốc từ dầu mỏ và mất hàng trăm năm để phân hủy trong môi trường, góp phần vào ô nhiễm nhựa toàn cầu. Dù có thể tái chế, quá trình này vẫn gặp nhiều trở ngại. Đơn cử, PET sau khi tái chế thường bị giảm chất lượng, khó dùng lại cho sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, đồng thời tỷ lệ tái chế thực tế còn khá thấp do chi phí, công nghệ phân loại và thu gom chưa đồng bộ.