VINACHEM

Các nhà khoa học tại Viện Y sinh và công nghệ sinh học Cantabria (Tây Ban Nha) mới đây đã phát hiện một loài giun gọi là giun sáp có thể phân hủy polyetylen (PE) - một trong những sản phẩm polyme rất phổ biến nhưng cũng rất khó phân hủy. Hơn nữa, loại giun này không chỉ phân hủy chất dẻo mà còn chuyển hóa thành etylen glycol (nguyên liệu quan trọng trong sản xuất sợi polyeste).

Chất dẻo PE hiện chiếm hơn 90% các loại túi chất dẻo đang được sản xuất ngày nay, vì vậy phát hiện này sẽ góp phần giải quyết vấn nạn phế thải chất dẻo khó phân hủy cùng với những tác hại của chúng đối với môi trường.

Các nhà khoa học Tây Ban Nha đã tình cờ phát hiện ra ích lợi của loại sâu nói trên khi nhận thấy những chiếc túi chất dẻo mà họ sử dụng để đựng giun sáp bị thủng lỗ chỗ rất nhanh. Khi khảo sát tiếp, họ thấy giun sáp (ấu trùng của bướm sáp) có thể phân hủy một túi chất dẻo trong vòng chưa đầy 1 giờ.

Cấu trúc của PE bao gồm một chuỗi các nhóm CH₂-CH₂ liên kết với nhau bằng các liên kết hydro no, vì vậy rất bền trước các tác động thoái biến. Trước đây, một số nhà nghiên cứu cũng đã tìm ra cách phân hủy PE nhờ sử dụng vi khuẩn, tuy nhiên những quá trình như vậy kéo dài rất lâu, thường khoảng vài tuần. Trong khi đó, giun sáp thực hiện công việc này nhanh hơn rất nhiều.

Nhóm nghiên cứu cho biết, khi họ để màng PE tiếp xúc trực tiếp với giun sáp, chỉ sau 40 phút trên màng này đã xuất hiện các lỗ thủng. Khoảng 100 con giun sáp có thể phân hủy một chiếc túi PE nặng gần 92 mg (loại túi thường được sử dụng để mua hàng siêu thị) trong khoảng 12 giờ. Tốc độ phân hủy như vậy cao hơn nhiều so với quá trình phân hủy sinh học bằng vi khuẩn.

Khi phân tích bằng quang phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FTIR), các nhà nghiên cứu đã phát hiện thấy giun sáp chuyển hóa PE thành ethylene glycol. Điều này đã được xác nhận lại bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao liên kết với phương pháp phổ khối.

Vì sao giun sáp có thể phân hủy một dạng liên kết hóa học mà nhìn chung ít chịu tác động của quá trình phân hủy sinh học? Các nhà khoa học Tây Ban Nha cho rằng, đây có thể là thói quen mà chúng hình thành một cách tự nhiên. Sâu bướm thường đẻ trứng bên trong tổ ong, ở đó giun sáp phát triển đến giai đoạn nhộng bằng cách ăn sáp ong - một hỗn hợp đa dạng các hợp chất dạng lỏng, kể cả các ankan, alken, axit béo và este.

Theo một nhà nghiên cứu, sáp là một dạng chất dẻo polyme tự nhiên, nó có cấu trúc hóa học không phải là không giống với polyetylen. Liên kết hydrocacbon thường gặp nhất trong sáp là CH₂-CH₂, tương tự như trong PE. Các nhà nghiên cứu cho rằng, một trong những đích tiêu hóa của giun sáp là liên kết C-C đơn của các hợp chất béo.

Các nhà nghiên cứu dự định sẽ khảo sát xem hoạt động tiêu hóa hydrocacbon này xuất phát từ bản thân cơ thể giun sáp, hay đây là hoạt động của các enzym do vi khuẩn trong ruột giun sáp tiết ra. Họ sẽ tìm hiểu xem có những loài giun tương tự nào cũng có khả năng phân hủy PE.

Khi các chi tiết của phát hiện trên được công bố, các nhà nghiên cứu Tây Ban Nha cho biết họ đang có kế hoạch áp dụng phát hiện này để tạo ra một giải pháp công nghệ sinh học khả thi cho vấn đề xử lý rác thải PE, qua đó góp phần bảo vệ các đại dương, sông hồ và toàn bộ môi trường trên Trái Đất trước những hậu quả không thể tránh khỏi của vấn đề tích tụ phế thải chất dẻo hiện nay.

HS

Theo Chemistry & Industry, 5/2017