Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Binghamton đã phát triển một quy trình sáng tạo để chuyển đổi rác thải thực phẩm thành nhựa phân hủy sinh học, mang đến một giải pháp đầy hứa hẹn cho vấn đề quản lý chất thải và sản xuất nhựa thân thiện với môi trường.
Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh toàn cầu đang đối mặt với tình trạng lãng phí thực phẩm và ô nhiễm nhựa ngày càng gia tăng. Tại Hoa Kỳ, khoảng 30-40% thực phẩm bị lãng phí mỗi năm, góp phần làm đầy các bãi rác và gây ô nhiễm môi trường. Sự phân hủy của chất thải hữu cơ này giải phóng khí metan và carbon dioxide, những khí nhà kính mạnh. Song song đó, sự phụ thuộc vào nhựa truyền thống đã tạo ra một cuộc khủng hoảng môi trường, với các hạt vi nhựa xâm nhập vào đại dương, đất đai và các sinh vật sống.
Đội ngũ nghiên cứu, dưới sự dẫn dắt của Tianzheng Liu, đã sử dụng vi khuẩn *Cupriavidus necator* để biến đổi rác thải thực phẩm thành nhựa phân hủy sinh học. Vi khuẩn này có khả năng tổng hợp các polyme sinh học gọi là polyhydroxyalkanoate (PHA). Bằng cách cung cấp cho vi khuẩn axit lactic được lên men từ rác thải thực phẩm và bổ sung amoni sulfat, chúng đã sản xuất PHA bên trong tế bào. Khoảng 90% lượng PHA được sản xuất có thể thu hoạch và chế biến thành bao bì phân hủy sinh học hoặc các sản phẩm nhựa khác.
Quy trình này có khả năng chịu đựng sự thay đổi đáng kể, với rác thải thực phẩm có thể được lưu trữ trong ít nhất một tuần mà không ảnh hưởng đến năng suất cuối cùng. Loại thực phẩm được sử dụng cũng không quan trọng; dù là rau củ, thịt hay tinh bột, hệ thống vẫn hoạt động hiệu quả miễn là tỷ lệ hỗn hợp được giữ ổn định. Phần dư dạng sệt còn lại sau quá trình lên men cũng có tiềm năng trở thành phân bón hữu cơ, thể hiện các nguyên tắc của nền kinh tế tuần hoàn.
Nghiên cứu này được lấy cảm hứng từ quy định của Bang New York cấm đưa rác thải thực phẩm vào bãi rác. Giáo sư Sha Jin, người giám sát dự án, đã nhìn thấy cơ hội chuyển đổi trực tiếp rác thải thực phẩm thành nhựa phân hủy sinh học. Nhóm nghiên cứu hiện đang chuẩn bị cho việc mở rộng quy mô và tìm kiếm đối tác công nghiệp cũng như nguồn tài trợ để phát triển các cơ sở thí điểm.
Nếu công nghệ này phát huy hết tiềm năng, nó có thể biến rác thải thực phẩm thành vật liệu của tương lai, dung hòa giữa sinh thái và kinh tế. Các nghiên cứu khác cho thấy, việc sử dụng các nguồn cấp carbon rẻ tiền và tái tạo có thể giảm đáng kể chi phí sản xuất PHA, làm cho nó trở nên cạnh tranh hơn với nhựa truyền thống. Hơn nữa, PHA có thể được tùy chỉnh để có nhiều đặc tính khác nhau, phù hợp với nhiều ứng dụng.