Đột phá công nghệ tạo nhựa sinh học từ ngô, phân hủy nhanh

2 giờ trướcBài gốc

Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Communications, nhóm nghiên cứu chung của Trung Quốc và Hà Lan phát triển thành công một loại nhựa sinh học mới từ ngô bằng công nghệ lấy cảm hứng từ tơ nhện. Họ tin rằng loại nhựa sinh học này có thể là giải pháp thay thế bền vững hơn cho nhựa có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch.

Hầu hết các loại nhựa hiện nay được sản xuất từ dầu mỏ và khí đốt, dẫn đến nhiều vấn đề môi trường, bao gồm phát thải carbon và các chất gây ô nhiễm khác. Thêm nữa, rác thải nhựa rất khó phân hủy trong tự nhiên dẫn tới sự hình thành các hạt vi nhựa.

Vì vậy, trong thời qua qua, các nhà khoa học cố gắng nghiên cứu, phát triển loại “nhựa sinh học” có nguồn gốc từ thực vật nhằm thay thế nhựa truyền thống. Tuy nhiên, phần lớn vật liệu này thường giòn, dễ gãy hoặc kém hiệu quả trong việc chống ẩm hoặc ngăn oxy. Điều này khiến chúng khó đáp ứng yêu cầu của các ngành công nghiệp như bao bì thực phẩm, sợi hay vật liệu bền.

Theo nghiên cứu mới công bố, các nhà khoa học cho biết đã giải quyết được vấn đề trên. Họ chú ý tới zein - một loại protein tự nhiên có trong ngô và thường là phụ phẩm của quá trình chế biến ngô hoặc sản xuất ethanol. Điểm nổi bật của loại polyme sinh học này là bền, linh hoạt và có khả năng phân hủy trong đất chỉ sau vài tuần. Bên cạnh đó, nhóm cũng nghiên cứu cách loài nhện tạo ra tơ để phát triển vật liệu mới.

Các chuyên gia tạo ra loại nhựa sinh học mới từ ngô bằng công nghệ lấy cảm hứng từ tơ nhện. Ảnh: Jee & Rani Nature Photography/Wikimedia Commons.

Tơ nhện từ lâu được xem là một trong những vật liệu tự nhiên có độ bền kéo cao nhất thế giới. Chúng cũng nhẹ, dẻo và có khả năng phân hủy sinh học. Khi tạo tơ, nhện kiểm soát rất chặt chẽ độ axit, lượng nước và cách sắp xếp protein trong tuyến tơ để hình thành cấu trúc phân tử đặc biệt bền vững.

Lấy cảm hứng từ cơ chế tạo tơ của nhện, nhóm nghiên cứu không nung chảy hay xử lý protein ngô theo cách sản xuất nhựa thông thường mà tái tổ chức các phân tử protein theo hướng tương tự quá trình tạo tơ nhện. Phương pháp này giúp các protein zein sắp xếp thẳng hàng và liên kết chặt chẽ hơn, từ đó tạo ra vật liệu có độ bền vượt trội.

Từ polyme mới, nhóm nghiên cứu chế tạo được sợi, màng và các tấm mỏng, đồng thời đặt tên cho vật liệu này là “plantymer”. Các chuyên gia cho hay “plantymer” có khả năng chống nước và oxy hiệu quả, phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp tiềm năng. Đặc biệt, khoảng 80% vật liệu có thể phân hủy trong đất chỉ sau 1 tháng.

Dù vậy, các nhà khoa học lưu ý, công nghệ mới hiện trong giai đoạn nghiên cứu và còn nhiều thử thách cần vượt qua trước khi có thể thương mại hóa trên quy mô lớn. Trong số này có việc họ cần xem xét, kiểm tra nguồn cung zein để sản xuất “plantymer” trên quy mô lớn có ảnh hưởng đến an ninh lương thực hay không cũng như độ bền của vật liệu khi tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ và ánh sáng.