Sâu phân hủy nhựa

Thứ hai, 23/03/2020

Phát hiện mới: Sâu bướm cùng vi khuẩn ruột của nó tiêu hóa dễ dàng loại nhựa khó phân hủy nhất

Mỗi năm, con người thải ra môi trường khoảng 300 triệu tấn nhựa, chở chúng đi khắp nơi rồi đổ vào một bãi phế thải nào đó; nhiều khả năng thứ đồ nhựa bạn từng vứt đi nhiều năm về trước vẫn còn quanh quẩn đâu đó trên Trái Đất bé nhỏ này.

Mọi chuyện bắt đầu tệ hơn, khi nhựa phân hủy thành vi nhựa - những hạt nhựa bé xíu bắt đầu len lỏi vào nguồn nước, tràn ra biển, tìm đường chui vào cơ thể chúng ta. Con người vẫn chưa tìm được cách xử lý nhựa cho hiệu quả.

Nhưng có thể Mẹ Thiên nhiên giữ câu trả lời cho vấn đề nhức nhối đó. Các nhà khoa học phát hiện ra loài sâu bướm thích thú với việc ăn thứ rác thải khó phân hủy này. Tuy chúng không thể ăn sạch được rác thải mà ta có, nhưng những bí ẩn nằm trong dạ dày sâu bướm có thể giúp ta giải bài toán khó.

Các nhà khoa học phát hiện ra loài sâu bướm thích thú với việc ăn thứ rác thải khó phân hủy này.

“Thiên nhiên đã cho chúng ta một điểm khởi đầu tuyệt diệu, chỉ ta cách phân hủy nhựa bằng phương pháp tự nhiên”, nhà sinh học và cũng tác giả nghiên cứu mới, Christophe LeMoine công tác tại Đại học Brandon cho hay. “Thế nhưng chúng tôi vẫn phải giải đáp được một số khúc mắc trước khi ứng dụng được công nghệ này, tốt nhất vẫn nên giảm thiểu sử dụng nhựa cho tới khi hóa giải được vấn đề nhức nhối”.

Đã nhiều địa phương áp dụng những bộ luật hạn chế rác thải nhựa, nhiều tập đoàn lớn hạ quyết tâm giảm thiểu nhựa trong sản xuất, nhiều hộ gia đình đã hiểu hơn về tác hại của nhựa tới với môi trường. Thế nhưng việc tái chế nhựa vẫn gặp khó khăn. Kể cả khi ta cắt giảm được loại rác khó tiêu đó, vẫn còn hàng tấn nhựa đang có trên mặt đất và trong làn nước.

Trong tự nhiên, tồn tại một nhóm sinh vật được khoa học gọi là loài “ăn nhựa - plastivore”. Những sinh vật này có khả năng tiêu hóa được những thứ nhựa thường thấy, và các nhà nghiên cứu đã xác định được khoảng 50 loài ăn nhựa, từ vi khuẩn, nấm cho tới sâu bướm. Gần đây, ta phát hiện thêm một vài loài côn trùng có khả năng biến polyethylene - thứ nhựa khó phân hủy nhất nhì - thành năng lượng.

Giáo sư LeMoine và cộng sự tập trung vào con côn trùng mà họ cho là có tiềm năng nhất: ấu trùng của bướm sáp lớn - greater wax moth. Những con sâu bướm này tận dụng vi khuẩn trong ruột để phân rã và chuyển hóa nhựa thành năng lượng. Các nhà khoa học tách riêng loài vi khuẩn đó ra và thử nuôi cấy chúng trong phòng thí nghiệm, và phát hiện ra loài khuẩn này có thể sống cả năm mà chỉ cần ăn nhựa.

Thế nhưng loài khuẩn kia không phải sinh vật duy nhất giúp con sâu bướm ăn được nhựa; nhóm nghiên cứu phát hiện ra “mối quan hệ khăng khít vô cùng” giữa con sâu bướm và vi khuẩn trong ruột chúng: cả hai sinh vật này đều có thể ăn nhựa. Khi “song kiếm hợp bích”, chúng tiêu hóa nhựa ở tốc độ nhanh đáng kể.

Những con sâu bướm này cũng không phải sinh vật đột biến xuất hiện khi môi trường có quá nhiều rác thải nhựa. Trước đây, chúng là sinh vật phá hoại trang trại ong, chuyên tấn công tổ ong và sống dựa vào sáp ong, phụ phẩm sau lột xác của ấu trùng ong, phấn hoa và cả mật.

Với con người, nhựa và sáp ong ắt là hai khái niệm chẳng liên quan nhưng với ấu trùng của bướm sáp lớn, nhựa cũng mang nhiều dinh dưỡng chẳng khác gì sáp. Nghiên cứu chỉ ra rằng cấu trúc của sáp ong bao gồm chuỗi dài của carbon và hydro - những phân tử có tên hydrocarbon. Đó cũng là thành phần của nhựa vậy.

Có những con vi khuẩn ưa sống bằng nhựa hơn là bằng sáp ong.

“Ấu trùng bướm sáp và vi khuẩn trong ruột chúng phải bẻ gãy cấu trúc hydrocarbon để mà kiếm dinh dưỡng”, giáo sư LeMoine nói. “Và giả định rằng, bởi lẽ nhựa cũng có cấu trúc tương tự, lũ sâu bướm có thể ứng dụng cách thức hấp thụ sáp ong này để phân giải nhựa, tạo ra dinh dưỡng”. Nghiên cứu còn chỉ ra rằng có những con vi khuẩn ưa sống bằng nhựa hơn là bằng sáp ong.

Nhưng sự tồn tại của loài khuẩn này không đồng nghĩa với việc thả hàng tỷ con vi khuẩn ra để chúng ăn bớt nhựa đâu. Cái đáng chú ý là cơ chế phân giải nhựa cho phép loài sâu bướm cùng vi khuẩn trong ruột chúng kiếm được dinh dưỡng.Thông qua chúng, ta có thể tìm ra công nghệ triệt tiêu nhựa hiệu quả.

Sâu gạo ăn nhựa - giải pháp giảm thiểu chôn lấp rác?

Sâu gạo (mealworm) có thể sẽ là giải pháp phân hủy rác thải tự nhiên mà chúng ta cần, để đối mặt với sự ô nhiễm nghiêm trọng do rác thải nhựa gây ra.

Sâu gạo - giải pháp phân hủy rác thải tự nhiên

Mới đây, một nghiên cứu về tiêu hủy rác thải tự nhiên đã được công bố trong tạp chí Khoa học và Công nghệ Môi trường (Environmental Science and Technology), Mỹ. Theo đó, lần đầu tiên, các nhà khoa học đã cung cấp những bằng chứng nghiên cứu chuyên sâu về việc, những con sâu nhỏ có thể tiêu hóa nhựa xốp (styrofoam – một biến thể của nhựa polystyrene) và một số loại polystyrene khác. Trước đây, loại rác thải này được cho là không thể phân hủy sinh học và khó tái chế.

“Đôi khi, khoa học làm chúng ta ngạc nhiên. Nghiên cứu này là một cú sốc”, Craig Criddle, giáo sư tại Stanford, người giám sát nghiên cứu về nhựa hào hứng nói.

Những con sâu gạo đang ăn nhựa xốp. (Nguồn: Yu Yang/Stanford).

Cụ thể, các nhà khoa học đã nuôi khoảng 100 con sâu gạo (hay còn gọi là sâu quy) với “khẩu phần ăn” khoảng 34-39 milligram Styrofoam - tương đương với liều lượng một viên thuốc nhỏ mỗi ngày. Với sự hỗ trợ của các vi khuẩn đường ruột, các con sâu chuyển đổi một nửa số nhựa này thành CO₂ và sau đó bài tiết phần còn lại qua phân - loại chất thải có thể được phân hủy sinh học.

Tuy nhiên, điều khiến các nhà khoa học bất ngờ nhất là các báo cáo y tế của mẫu thí nghiệm: Những con sâu gạo được cho ăn xốp vẫn sống khỏe mạnh như những con sâu có chế độ ăn thông thường. Trên thực tế, chất thải bài tiết của chúng có vẻ là đủ an toàn để sử dụng bón cho cây trồng, mặc dù cần nghiên cứu thêm để xác nhận điều này.

Bước đột phá thực sự trong nghiên cứu này là việc khám phá ra rằng, ruột sâu bọ có thể tiêu hóa những sản phẩm được cho là không thể phân hủy sinh học - đặc biệt là loại chất thải phố biến và gây ra vấn đề nghiêm trọng với môi trường như nhựa polystyrenes.

Nếu các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác các loại vi sinh vật có thể thực hiện việc tiêu hóa đáng kinh ngạc này, họ có thể tái tạo quá trình biến đổi và tạo ra các enzym tiêu hóa hiệu quả và mạnh mẽ hơn.

Wei-Min Wu, nhà nghiên cứu đến từ Đại học Stanford cho biết: “Phát hiện của chúng tôi đã mở ra một cánh cửa mới để giải quyết các vấn đề ô nhiễm chất thải nhựa toàn cầu”.

Theo Cơ quan bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ (EPA), chỉ tính riêng tại Mỹ, hơn 33 triệu tấn nhựa bị tống vào các bãi chôn lấp mỗi năm, và ít hơn 10% chất thải nhựa được tái chế. Những chất thải nhựa có thể gây ô nhiễm đất và nước, đe dọa hệ sinh thái biển. Ngoài ra, những loại nhựa polystyrene như styrofoam có thể mất tới hơn 1 triệu năm để có thể phân hủy.

Nhóm nghiên cứu cho biết, kế hoạch tiếp theo của họ là khám phá xem điều gì sẽ xảy ra khi những loài động vật khác tiêu hóa sâu gạo, và lần lượt ở những động vật lớn hơn. Việc này sẽ cho các nhà khoa học cái nhìn tổng quát về những tác động của chất thải nhựa trên các chuỗi thức ăn.

Họ cũng hi vọng có thể tìm thấy ở các đại dương một loài giống như sâu gạo, để có thể giúp tiêu hóa các chất thải nhựa đang tràn lan trên biển. Những miếng nhựa có đầy trong ruột của chim biển, rùa và cá, đều không thể được tiêu hóa và có thể gây ra những cái chết hàng loạt cho động vật biển, làm mất cân bằng sinh học.

Từ một loại vật liệu không bền vững, khó thể tái chế, gây ô nhiễm môi trường, chất thải nhựa đã trở thành “thực phẩm” hữu ích cho một cái bụng đói. Nghiên cứu này đã chứng minh chắc chắn rằng, thùng rác của một người là thức ăn ngon lành cho kẻ khác.

Ngọc Mai tổng hợp Theo Khampha, Trí thức trẻ

Tags