Theo một nghiên cứu mới, các vi sinh vật trong đại dương và cả đất liền trên toàn cầu đang phát triển để ăn nhựa.
Nghiên cứu này đã thực hiện quét hơn 200 triệu gen được tìm thấy trong các mẫu DNA lấy từ môi trường, và tìm thấy 30.000 loại enzym khác nhau có thể phân hủy 10 loại nhựa khác nhau.
Đây là đánh giá toàn cầu với quy mô lớn đầu tiên về khả năng phân hủy nhựa của vi khuẩn và đã phát hiện ra rằng cứ bốn sinh vật được phân tích thì có một loài mang một loại enzyme thích hợp. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng số lượng và loại enzym mà họ phát hiện ra phù hợp với số lượng và loại ô nhiễm nhựa ở các địa điểm khác nhau.
Các nhà khoa học cho biết kết quả trên đã “cung cấp bằng chứng về tác động có thể đo lường được của ô nhiễm nhựa đối với hệ sinh thái vi sinh vật toàn cầu”.
Nhựa dạt vào bờ biển Berawa, Bali, Indonesia.
Hàng triệu tấn nhựa được thải ra môi trường mỗi năm và ô nhiễm hiện đang lan tràn khắp hành tinh, từ đỉnh Everest cho đến những nơi sâu nhất của đại dương. Để giải quyết vấn đề, cần giảm lượng nhựa được sử dụng cũng như cần thu gom và xử lý rác thải đúng cách.
Nhưng nhiều loại nhựa hiện nay rất khó phân hủy và tái chế. Việc sử dụng các enzym mới được phát hiện có thể cho phép sản xuất các sản phẩm mới từ những sản phẩm cũ, cắt giảm nhu cầu sản xuất nhựa nguyên sinh. Nghiên cứu mới cung cấp nhiều loại enzym có thể được nghiên cứu và điều chỉnh để sử dụng trong công nghiệp.
“Chúng tôi đã tìm thấy nhiều bằng chứng ủng hộ thực tế rằng tiềm năng phân hủy nhựa của hệ vi sinh vật toàn cầu tương quan chặt chẽ với các phép đo về ô nhiễm nhựa trong môi trường - một minh chứng đáng kể về cách môi trường đang phản ứng với những áp lực mà chúng ta đang đặt lên nó”, giáo sư Aleksej Zelezniak tại Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển cho biết.
Jan Zrimec, cũng tại Đại học Chalmers, cho biết: “Chúng tôi không ngờ có thể tìm thấy một số lượng lớn các enzym như vậy trên rất nhiều loài vi khuẩn và môi trường sống khác nhau. Đây là một khám phá đáng ngạc nhiên thực sự minh họa quy mô của vấn đề.”
Các nhà nghiên cứu cho biết, sự bùng nổ sản xuất nhựa trong 70 năm qua, từ 2 triệu tấn lên 380 triệu tấn mỗi năm, đã cho các vi khuẩn có thời gian phát triển để xử lý nhựa.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Microiotics Ecology, bắt đầu bằng cách biên soạn bộ dữ liệu gồm 95 enzym vi sinh vật đã được biết đến để phân hủy nhựa, thường được tìm thấy trong vi khuẩn ở các bãi rác và những nơi tương tự có đầy nhựa.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm các enzym tương tự trong các mẫu DNA môi trường do các nhà nghiên cứu khác lấy từ 236 địa điểm khác nhau trên thế giới. Điều quan trọng là, các nhà nghiên cứu đã loại trừ khả năng “dương tính giả” bằng cách so sánh các enzym được xác định ban đầu với các enzym từ ruột người, vốn được biết tới là không có bất kỳ enzym phân hủy nhựa nào.
Khoảng 12.000 loại enzyme mới đã được tìm thấy trong các mẫu từ đại dương, được lấy ở 67 địa điểm và ở ba độ sâu khác nhau. Kết quả cho thấy mức độ enzym phân hủy cao hơn liên tục xuất hiện ở các tầng sâu hơn, phù hợp với mức độ ô nhiễm nhựa cao hơn đang tồn tại ở độ sâu thấp hơn.
Các mẫu đất được lấy từ 169 địa điểm ở 38 quốc gia và 11 môi trường sống khác nhau, chứa 18.000 enzym phân hủy nhựa. Đất được biết là có chứa nhiều nhựa với phụ gia phthalate hơn so với đại dương, và các nhà nghiên cứu đã tìm thấy nhiều enzym tấn công các hóa chất này hơn trong các mẫu đất.
Các nhà khoa học cho biết, gần 60% các enzym mới không phù hợp với bất kỳ lớp enzym nào đã biết, cho thấy các phân tử này phân hủy nhựa theo những cách mà trước đây chưa được biết đến.
“Bước tiếp theo sẽ là kiểm tra các ứng cử viên enzyme hứa hẹn nhất trong phòng thí nghiệm để điều tra chặt chẽ các đặc tính của chúng và tốc độ phân hủy nhựa mà chúng có thể đạt được”, giáo sư Zelezniak cho biết. “Từ đó, bạn có thể thiết kế các cộng đồng vi sinh vật với các chức năng phân hủy mục tiêu cho các loại polyme cụ thể.”
Sinh vật ăn nhựa đầu tiên được phát hiện trong một bãi rác của Nhật Bản vào năm 2016. Các nhà khoa học sau đó đã cố gắng tìm hiểu thêm về cách nó tiến hóa, và vô tình tạo ra một loại enzyme thậm chí còn tốt hơn trong việc xử lý các chai nhựa vào năm 2018. Những chỉnh sửa sâu hơn vào năm 2020 đã làm tăng tốc độ xử lý lên gấp 6 lần.
Một loại enzyme đột biến khác được tạo ra vào năm 2020 bởi công ty Carbios, có tác dụng phân hủy chai nhựa tái chế trong vài giờ. Các nhà khoa học Đức cũng đã phát hiện ra một loại vi khuẩn ăn nhựa polyurethane độc hại, thường ở các bãi rác.
Tuần trước, các nhà khoa học đã tiết lộ rằng mức độ vi nhựa được ăn vào cơ thể chúng ta có thể gây tác hại tới tầng tế bào, theo các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Tham khảo Guardian