Phát hiện thêm các giải pháp kinh tế sinh học nhựa tuần hoàn
Nhóm nghiên cứu ở trường đại học Manchester tạo ra một đột phá về công nghệ sinh học có thể giúp con người sử dụng các tế bào vi khuẩn đã được chỉnh sửa để giảm thiểu rác thải nhựa.
Khoảng 5 triệu tấn nhựa được thải ra biển và đại dương mỗi năm. Các nhà khoa học đang nỗ lực tìm ra một cách thân thiện với môi trường để loại bỏ hoàn toàn nhựa trong biển và đại dương. Cho đến thời điểm hiện tại, các nhà khoa học đã xác định được khoảng hơn 430 loại vi sinh vật có thể tiêu hủy nhựa.
Theo nghiên cứu trên, mỗi năm, ô nhiễm nhựa gây ra cái chết của khoảng 1 triệu con chim và 10.000 động vật biển. Hai loại nhựa PE và PET là hai thủ phạm lớn nhất.
Nhựa PET đã bị coi là một mối lo do số lượng nhựa được sử dụng trên toàn cầu không ngừng tăng lên và tác động của nó thông qua việc các loại chai nước, túi gói đồ sau đó không được tái chế làm ô nhiễm môi trường.
Một phần của lo ngại này là vô cùng khó phá vỡ được cấu trúc hóa học của nó, vốn được làm từ các monomer – các phân tử nhỏ được liên kết với nhau để hình thành các polymer. Để giải quyết vấn đề này, đã có nhiều nghiên cứu về khả năng của vi khuẩn trong việc phân hủy nhựa PET thành các monomer thành phần. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều giới hạn trong nghiên cứu về năng lực của các vi khuẩn trong việc nhận biết và hấp thụ những monomer phản hồi đó vào trong tế bào của chúng.
Trong nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature Communications "Structural basis of terephthalate recognition by solute binding protein TphC", các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ sinh học Manchester đã nghiên cứu về tiềm năng ghi nhận một protein chính tham gia vào việc hấp thụ tế bào của monomer terephthalate (TPA), bằng protein liên kết chất tan TphC 1.
Việc sử dụng nhựa được cho là sẽ tăng gấp 3 vào năm 2050 và thường đều là nhựa dùng một lần. Bất chấp những nỗ lực tái chế của ngành công nghiệp và tại gia, vẫn còn tồn tại một vấn đề mang tính hệ thống về nhựa dùng một lần, tuy nhiên không ai phủ nhận đây là một cơ hội thương mại. Bởi việc phát triển nhựa có khả năng phân hủy bằng vi sinh có thể là vấn đề chủ yếu để giải quyết vấn đề toàn cầu này.
Nhóm nghiên cứu ở Manchester đã sử dụng các kỹ thuật sinh hóa và cấu trúc để xác định các hợp chất, TPA được ghi nhận bằng TphC. Tiến sĩ Neil Dixon, tác giả đầu của nghiên cứu cho biết: “Hiểu về cách vi khuẩn nhận biết và phân hủy xenobiotic là điều quan trọng về cả sinh thái lẫn công nghệ sinh học. Nếu hiểu ở cấp độ phân tử cách các sản phẩm phân hủy nhựa được xâm nhập vào trong các tế bào vi khuẩn có nghĩa là chúng ta có thể dùng các chất vận chuyển này trong các tế bào được thiết kế cho các ứng dụng xử lý sinh học để giải quyết các vấn đề gây lo ngại cho môi trường”.
Sử dụng các kỹ thuật cho phép nhóm nghiên cứu hình dung ra TphC ở cả việc phù hợp mở và đóng liên kết TPA, sau đó sư dụng cách tiếp cận khai phá hệ gene để khám phá các protein vận chuyển homologous và cả các enzyme tham gia trong quá trình phá hủy và đồng hóa TPA.
Các phần khai phá hệ gene đó đem lại một nguồn gene cho các nỗ lực kỹ thuật công nghệ sinh học và chuyển hóa trong tương lai, hướng đến các giải pháp kinh tế sinh học nhựa tuần hoàn. Có nhiều quan tâm về tiềm năng sử dụng các enzyme và vi sinh vật được thiết kế để phân hủy và đồng hóa nhựa.
Các phát hiện mới này hiện tại hỗ trợ cho việc phát triển các tế bào vi khuẩn được thiết kế cho việc tái chế rác thải nhựa dựa trên phân hủy sinh học.
Linh Chi (t/h)
