Nhựa sinh học: Tiềm năng còn đó

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Mỗi năm, trên toàn thế giới, hơn 68 triệu tấn nhựa được tạo ra. Phần đa trong số chất dẻo này sẽ nằm lại dưới lòng các đại dương.

Đồ họa: Christine Daniloff

“Nhựa không bị phân hủy dưới đại dương. Nó chỉ bị phân tán thành những các hạt nhỏ xíu mà thôi,” Anthony Sinskey, giáo sư Sinh vật học của viện MIT nói. Trên vùng Thái Bình Dương, một dải rộng lớn gấp 2 lần diện tích bang Texas (678.000 km2) tràn ngập các mẫu nhựa gốc dầu nhỏ xíu có nguy cơ làm nhiễm độc sự sống đại dương.

Sinskey không thể làm gì nhiều hơn để xử lý nguồn chất dẻo đang làm ô nhiễm đại dương này nhưng ông đang cố giữ cho vấn đề khỏi trậm trọng hơn. Tháng tới, một công ty do ông cùng với cựu học viên sau tiến sỹ Oliver Peoples sáng lập sẽ mở một xí nghiệp sử dụng công nghệ do viện MIT sáng chế để tạo nhựa từ bắp. Nhà máy có kế hoạch sản xuất 50 ngàn tấn nhựa sinh học mới mỗi năm, loại chất dẻo có thể phân hủy nhanh trong đất hoặc dưới đại dương.

Đó là một tỷ lệ 1% trong tổng sản lượng nhựa toàn nước Mỹ sản xuất ra với tổng số hơn 46 triệu tấn năm 2008. Mặc dù còn phải mất rất một thời gian dài để nhựa sinh học có thể lấp đầy con số đó nhưng ngành này có tiềm năng phát triển đầy ý nghĩa, Melissa Hockstad, phó chủ tich phụ trách KH-CN và công việc quản lý của Hiệp hội Thương mại Ngành công nghiệp Nhựa nói.

“Các loại nhựa sinh học đang xâm nhập vào thị trường mới và là một lĩnh vực quan trọng để định hướng tương lai của ngành công nghiệp nhựa,” Hockstad nói. Ông lưu ý rằng thị trường toàn cầu cho các loại polyme phân hủy nhanh có thể lên đến gần 260.000 tấn mỗi năm nhưng dự kiến sẽ gấp đôi vào năm 2012.

Thời gian quyết định tất cả

Đối với Sinskey và Peoples, định hướng này đã bắt đầu cách đây 25 năm. Peoples, người đã có bằng T.s Khoa học ngành sinh học phân tử từ Đại học Aberdeen đến phòng lab của Sinskey vào năm 1984 và tiến hành sắp xếp trật tự một gen vi khuẩn. Ngày nay các máy xếp trật gen tự tốc độ cao có thể thực hiện công việc này trong vòng 1 tuần, còn lúc đó phải mất tới 3 năm.

Gen từ vi khuẩn R. eutropha sản sinh để mã hóa cho enzyme cho phép vi khuẩn sản xuất chất polyhydroxyalkanoate (PHA) – dạng xuất hiện tự nhiên của polieste –  khởi đầu chỉ với ánh sáng mặt trời, nước và một nguồn các-bon. (Vi khuẩn thường sản xuất PHA như là một phương thức lưu giữ các-bon và năng lượng.)

Sinskey and Peoples nhận ra rằng nếu có thể kích thích khả năng sản nhựa đó của vi khuẩn, họ có thể lấy chính các sinh vật này dùng cho công nghiệp. Vào năm 1994, họ đã thành lập một công ty mang tên Metabolix và đưa ra áp dụng các sáng chế độc quyền của MIT về gen mà họ đã thực hiện trên vi khuẩn tổng hợp PHA.

Vậy là họ đã bắt đầu nỗ lực kéo dài 15 năm để phát triển một công nghệ sang một qui trình tinh vi, qui mô lớn và để giành sự ủng hộ cho phương hướng này.

Về mặt khoa học, Peoples và các nhà khoa học tại Metabolix đã phát triển một phương pháp để kết hợp vài ba gen từ các vi khuẩn khác nhau vào dòng của khuẩn E.coli. Sử dụng qui trình này, hiện nay gọi là kỹ thuật chuyển hóa, cuối cùng họ cũng đã tạo ra một dòng vi khuẩn sản sinh PHA ở cấp độ gấp mấy lần vi khuẩn tự nhiên.

Tuy nhiên, họ cũng gặp nhiều khó khăn khi tìm kiếm nguồn kinh phí tài trợ cho ý tưởng này. Vào đầu những năm 90, công chúng không dễ gì lãnh hội được ý tưởng về chất nhựa thay thế. “Dầu cứ có giá 20USD một thùng và người dân không tin vào sự ấm lên toàn cầu,” Peoples hồi tưởng lại.

“Thời gian quyết định tất cả,” Sinskey nói. “Chắc chắn sẽ có đất dụng võ cho các loại vật liệu này.”

Mối quan tâm đang gia tăng

Các nhà khoa học tin rằng, người tiêu dùng đã sẵn sàng sử nhựa sinh học. Các loại như thế đã được sản xuất thương mại trong vòng gần 1 thập kỷ qua, phần đa là dưới dạng ly nhựa, chai nhựa hay bịch bóng bao gói thực phẩm. Hầu hết các sản phẩm này làm từ một loại nhựa có tên gọi polylactic acid hay PLA cũng được sản xuất từ ngô. PLA tương tự như PHA nhưng PHA có khả năng chịu nhiệt cao hơn.

Các loại chất dẻo của Metabolix có thể làm hộp đựng quà, bút, cọc đặt banh golf, và các sản phẩm tiêu dùng khác. Các sản phẩm như thế cùng với các sản phẩm nhựa sinh học khác hiện có có thể làm gia tăng sự quan tâm của công chúng về loại vật liệu từ nguồn tái sử dụng được.

Nhà máy Metabolix mới trụ sở tại Clinton, Bang Iowa là một công ty liên doanh với Archer Daniels Midland. Mặc dù nhà máy đang sử dụng bắp làm vật liệu phản ứng nhưng qui trình cũng thực hiện với các vật liệu khác như xen-lu-lô (bao gồm cỏ switch-grass), dầu thực vật và đường mía.

Sử dụng loại vật liệu phản ứng từ nông nghiệp đó có thể giúp giảm lượng xăng dầu cần cho sản xuất các loại nhựa truyền thống mà hiện tiêu tối gần 2 triệu thùng dầu mỗi ngày (10% tổng tiêu thụ xăng dầu nước Mỹ). “Phát triển các phương thức thay thế để tạo ra các loại hóa chất này là điều rất quan trọng,” Peoples nói.