Polystyrene là một loại nhựa được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm đồ chơi, thiết bị làm vườn, điện tử, thiết bị gia dụng và, tình cờ, làm nhân ghế lười. Nhưng liệu polystyrene có thể tái chế được không? Hãy cùng tìm hiểu.
Siêu sâu có thể ăn xốp Styrofoam không?
Kiến thức phổ thông cho rằng nhựa là thứ tồn tại mãi mãi trong lòng đất và không phân hủy. Đó là vì, chúng ta được nói rằng, tự nhiên không có cách nào xử lý hoặc lấy năng lượng từ nó. Nhưng nghiên cứu mới cho biết quan điểm đó không hoàn toàn đúng. Hóa ra một loại ấu trùng ăn xác thối có thể phân hủy polystyrene thành các sản phẩm phụ vô hại. Cung cấp một giải pháp tiềm năng cho cuộc khủng hoảng nhựa đang diễn ra trên hành tinh. Các nhà khoa học công bố trên tạp chí Science of the Total Environment gần đây đã phát hiện ra rằng ấu trùng của một loại bọ cánh cứng gọi là Zophobas atratus có thể ăn xốp styrofoam như chế độ ăn duy nhất của chúng. Vi khuẩn trong ruột của chúng phân hủy polystyrene và chuyển hóa nó thành hỗn hợp khoáng chất, năng lượng và khí carbon dioxide. Nghiên cứu mới này bổ sung vào những phát hiện trước đó cho thấy một loài khác, sâu bột, cũng có thể tiêu hóa nhựa.
Tin Tốt Cho Các Nhà Sản Xuất
Tin tức rằng những ấu trùng này, đôi khi được gọi là siêu sâu, có thể ăn các sản phẩm làm từ polystyrene là điều đáng mừng đối với các nhà sản xuất sản phẩm chứa nhựa. Polystyrene là một trong những loại nhựa được sử dụng nhiều nhất trên toàn cầu và là nguồn ô nhiễm công nghiệp và tiêu dùng tiềm năng lớn. Tuy nhiên, một loài sâu nhỏ chứa vi khuẩn có thể phân hủy vật liệu này có tầm quan trọng cực kỳ đối với sinh thái toàn cầu. Điều đó có nghĩa là số lượng nhựa mà tự nhiên có thể phân hủy hiện nay lớn hơn nhiều so với những gì các nhà khoa học từng tưởng tượng, mang lại hy vọng cho cả hệ sinh thái và các nhà sản xuất sử dụng nhựa. Tại sao Zophobas atratus có thể phân hủy polystyrene liên quan đến lịch sử tiến hóa của loài sâu này. Trong quá khứ xa xưa, sâu bọ phải tìm cách tiêu hóa các thành phần của gỗ - một trong những nguồn thức ăn trong môi trường của chúng. Một số thành phần này đặc biệt khó phân hủy do tính chất cấu trúc của chúng. Thực tế, quá trình tiến hóa để phát triển các công cụ cần thiết có thể đã mất hàng triệu năm để phát triển. Tuy nhiên, cuối cùng, nhiều loài đã thành công, bảo tồn các đặc điểm đó, đưa chúng đến ngày nay. Qua các thang thời gian tiến hóa, côn trùng, sâu bột và siêu sâu đều phát triển khả năng thu thập năng lượng từ gỗ khó tiếp cận, tạo ra đất mà chúng ta thấy xung quanh mình.
Làm thế nào mà siêu sâu ăn polystyrene?
Năm 2015, một nhóm nghiên cứu tại Trường Khoa học Đời sống thuộc Viện Công nghệ Bắc Kinh ở Trung Quốc đã phát hiện ra rằng một loại bọ cánh cứng sâu bột, Tenebrio Molitor, có thể phân hủy và khoáng hóa xốp styrofoam. Nghiên cứu chỉ ra rằng chúng có một loại vi khuẩn đường ruột chứa enzyme phân hủy nhựa. Tuy nhiên, bản thân những con sâu này rất nhỏ, do đó tốc độ ăn của chúng thấp. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chúng có thể phân hủy các sản phẩm chứa polystyrene, nhưng mất nhiều thời gian. Vì lý do này, nhóm nghiên cứu muốn tìm hiểu xem liệu những con sâu lớn hơn với cùng loại vi khuẩn đường ruột có thể làm tốt hơn không. Zophobas atratus là ứng viên hoàn hảo, lớn gấp khoảng bốn lần so với Tenebrio Molitor. Nhóm nghiên cứu tại Bắc Kinh bắt đầu thiết kế một thí nghiệm để xem liệu những "siêu sâu" này có làm tốt hơn sâu bột trong việc phân hủy nhựa hay không. Họ chia sâu thành hai nhóm và đặt chúng vào các lồng kính khác nhau được trang bị nút cao su chứa đầy không khí nén, trừ đi carbon dioxide. Một nhóm được cho ăn xốp styrofoam như chế độ ăn duy nhất, trong khi nhóm kia được cho ăn chế độ tự nhiên từ cám hoang dã, kéo dài trong 28 ngày. Cả hai nhóm đều tạo ra carbon dioxide trong quá trình nghiên cứu, vì vậy các nhà khoa học đã trừ đi lượng do nhóm đối chứng tạo ra từ lượng phát thải bởi nhóm nhựa.
Thí nghiệm khoa học
Thí nghiệm phát hiện rằng siêu sâu có thể ăn nhiều polystyrene hơn đáng kể mỗi ngày so với sâu bột trong nghiên cứu năm 2015. Các ước tính cho thấy mỗi con sâu có thể xử lý khoảng 0,58 mg polystyrene trong một khoảng thời gian hai mươi bốn giờ - khoảng bốn lần lượng của Tenebrio Molitor. Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng nhóm xốp đã chuyển đổi thành công 36,7 phần trăm polystyrene thành carbon dioxide. Phân tích khoa học sau thí nghiệm tiết lộ rằng vi khuẩn trong ruột của sâu có thể phá vỡ các chuỗi dài của phân tử polystyrene và chuyển chúng thành các sản phẩm nhỏ hơn, có trọng lượng phân tử thấp. Để kiểm tra xem liệu vi khuẩn trong ruột của sâu có đang làm việc khó khăn hay không, các nhà nghiên cứu đã cho chúng uống kháng sinh để tiêu diệt hệ vi khuẩn đường ruột. Khi họ làm điều này, họ phát hiện rằng sâu không còn có thể lấy năng lượng từ việc ăn nhựa nữa.
Kế hoạch
Kế hoạch hiện tại là thu hoạch vi khuẩn từ giun và sau đó đưa chúng vào côn trùng hoặc thậm chí sử dụng chúng để tái chế polystyrene trong các cơ sở đặc biệt. Hiện nay, siêu giun có phạm vi hạn chế trong môi trường tự nhiên, nghĩa là chúng có thể không phân hủy nhựa rộng rãi hơn. Hơn nữa, theo thời gian, chúng phát triển thành bọ cánh cứng, nghĩa là thời gian chúng tồn tại trong môi trường thường khá ngắn. Vì những lý do này, các nhà nghiên cứu muốn đưa vi khuẩn tiêu hóa polystyrene vào các loài khác, bao gồm cả côn trùng, và sau đó khiến chúng thực hiện công việc dọn dẹp theo thời gian. Các nhà nghiên cứu ở Bắc Kinh cũng nhấn mạnh khả năng cô lập enzyme vi khuẩn để phân hủy nhựa và cao su trên quy mô công nghiệp. Họ cho biết có thể thử nghiệm một loạt vi khuẩn phân hủy nhựa để xem liệu chúng có thể giải quyết các vấn đề rác thải nhựa hiện tại và tương lai hay không. Federica Bertocchini, một nhà sinh học tại Trung tâm Nghiên cứu Sinh học Margarita Salas ở Madrid (người không tham gia vào nghiên cứu), cho biết rằng phát hiện của nhóm Bắc Kinh làm tăng khả năng các nhà nghiên cứu sẽ tìm thấy một enzyme có khả năng phân hủy nhựa. Cuối cùng, cô hy vọng, nó sẽ trở thành một công cụ hữu ích trong bộ công cụ công nghệ sinh học hiện tại.
Nó ảnh hưởng đến giun như thế nào?
Thú vị là, những con giun ăn polystyrene dường như khỏe mạnh không kém gì những con được nuôi bằng chế độ ăn tự nhiên. Trước đây, Tiến sĩ Anja Malawi Brandon, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Stanford không tham gia vào nghiên cứu ở Bắc Kinh, đã phát hiện ra rằng sâu bột có thể xử lý các loại xốp chứa chất chống cháy. Mặc dù các hợp chất như hexabromocyclododecane độc hại đối với con người, Brandon nhận thấy rằng sâu bột ăn chúng vẫn khỏe mạnh như những con ăn chế độ bình thường. Hơn nữa, Brandon còn phát hiện rằng tôm được cho ăn chất chống cháy độc hại và xốp cũng dường như phát triển tốt. Các hóa chất này không tích tụ sinh học trong mô của chúng theo thời gian. Brandon nói rằng các nhà khoa học chưa chắc chắn liệu vi khuẩn đang tiến hóa khả năng tiêu hóa nhựa hay chúng đã có khả năng đó từ trước. Các nhà nghiên cứu sẽ cần xác định lịch sử của các gen cụ thể liên quan để ghép lại mảnh ghép đó. Nhưng thực tế là vi khuẩn dường như có một enzyme có thể phân hủy nhựa và lấy năng lượng từ nó là điều may mắn. Điều này gợi ý rằng tự nhiên đã có sẵn các khối xây dựng để giải quyết vấn đề nhựa. Nhựa trong môi trường có thể đại diện cho một ngách sinh học mới và quan trọng cho các loài. Và, tất nhiên, theo thời gian, các loài có thể tận dụng điều đó. Chắc chắn có một động lực tiến hóa để tìm ra phương tiện hóa học phá vỡ liên kết nhựa và thu được năng lượng cao từ các phản ứng kết quả. Tuy nhiên, ít nhà nghiên cứu tin rằng khả năng phân hủy nhựa lại phổ biến đến vậy.
Polystyrene có thể tái chế được không?
Polystyrene có thể được tái chế, nhưng việc này gặp nhiều thách thức. Polystyrene không thể tái chế qua thu gom lề đường ở hầu hết các quốc gia vì nó đắt đỏ và khó khăn về mặt logic để xây dựng máy móc tái chế styrofoam. Hơn nữa, còn có những khó khăn thực tế. Những khó khăn như việc styrofoam dễ dàng bị gió thổi bay làm cho việc thu gom lề đường trở nên khó khăn hơn. Tái chế polystyrene yêu cầu một quy trình ba bước: nghiền nhỏ, nén và làm đặc. Trong quá trình nghiền nhỏ, người tái chế đưa chất thải polystyrene qua một máy gọi là máy nghiền. Điều này phá vỡ nhựa thành các hạt nhỏ và trộn chúng với các hạt polystyrene mới. Bước tiếp theo là nén polystyrene - điều cần thiết cho các dạng nhựa dày đặc hơn. Một máy nén các hạt và tạo ra một kiện polystyrene dày, đặc. Sau đó, người tái chế đưa sản phẩm này qua một máy cắt để tạo ra các viên polystyrene đa dụng.
Tăng mật độ
Một quy trình cuối cùng được gọi là làm đặc. Tại đây, các nhà tái chế đưa polystyrene mở rộng qua một máy làm đặc bọt. Nó tiếp xúc với vật liệu bị nghiền nát dưới nhiệt độ và áp suất cao, hình thành thành một dạng bột nhão mà sau đó nguội đi thành một khối rắn với toàn bộ không khí đã được loại bỏ. Các nhà tái chế sau đó có thể nghiền nhỏ những khối này và biến chúng thành viên đa dụng, như trước đây. Có khá nhiều ứng dụng của polystyrene tái chế. Các nhà sản xuất sử dụng viên để phục vụ lưu trữ và vận chuyển. Chúng rất hữu ích trong các ngành công nghiệp yêu cầu tiêu chuẩn vệ sinh cao vì tính chất vô trùng của nhựa. Quan trọng là, các nhà tái chế có thể phá vỡ nhựa tái chế thành dạng viên. Và sau đó tái sử dụng chúng, ngăn chặn chúng quay trở lại môi trường. Các ứng dụng thứ cấp phổ biến bao gồm đóng gói, khay tủ lạnh, đồ chơi, bọt và cốc. Một số nhà cung cấp cũng bao gồm polystyrene tái chế trong đồ nội thất nhựa và vật liệu xây dựng, bao gồm các tấm hàng rào và ngói mái. Khi công nghệ cải tiến, các trường hợp sử dụng cho polystyrene tái chế đang mở rộng. Mặc dù các quy trình tái chế polystyrene đã được biết đến rộng rãi, nhưng vẫn khó khăn cho các cơ quan địa phương trong việc thu thập và xử lý. Vì lý do đó, hầu hết khuyến nghị rằng mọi người chỉ nên đặt nhựa vào thùng rác chung của họ.
Còn về Logistics?
Polystyrene khó xử lý chủ yếu vì một số lý do về hậu cần và kinh tế. Vì nó cồng kềnh và phân tán, việc thu gom và vận chuyển trở nên thách thức. Máy móc cần thiết để xử lý nó cũng đắt đỏ, đặc biệt nếu nó chứa các chất ô nhiễm hóa học không mong muốn. Polystyrene được tái chế cần phải không có chất chống cháy trước khi xử lý. Việc thêm máy móc và quy trình bổ sung để loại bỏ những chất này làm tăng chi phí. Tuy nhiên, các doanh nghiệp thường làm tốt hơn trong việc tái chế polystyrene so với các cơ quan công quyền. Các công ty thu gom polystyrene không có chất ô nhiễm với số lượng lớn và gửi đến các nhà tái chế với số lượng lớn, đặc biệt là trong lĩnh vực bán lẻ. Tuy nhiên, lý tưởng nhất là cả doanh nghiệp và cá nhân đều muốn tránh phải tái chế. Vi khuẩn và enzyme có thể phá vỡ nhựa và hoàn toàn loại bỏ nó khỏi môi trường. Theo nhiều cách, thật đáng tiếc rằng polystyrene lại khó tái chế như vậy. Sản xuất polystyrene là một hoạt động phát thải carbon tương đối thấp so với nhiều loại nhựa khác. Vì phần lớn sản phẩm là không khí, hơn 98% trong một số trường hợp, việc tái chế rộng rãi hơn và loại bỏ nó khỏi môi trường sau khi sử dụng có thể là một lợi ích đáng kể cho môi trường toàn cầu.
Kết thúc
Tin tức rằng siêu sâu có thể phân hủy polystyrene là điều đáng mừng, vì việc tái chế vật liệu này rất khó khăn. Ước tính cho thấy thế giới đã sản xuất khoảng 359 triệu tấn polystyrene vào năm 2018. Nhưng các nhà tái chế chỉ xử lý được khoảng 33 triệu tấn. Polystyrene khó phân hủy do cấu trúc đại phân tử đặc biệt của nó. Cả hệ thống nhân tạo lẫn tự nhiên đều không thể dễ dàng phân hủy nó. Do đó, nó có xu hướng tích tụ trong môi trường, gia tăng mỗi năm. Tuy nhiên, mọi thứ đang thay đổi. Có vẻ như ngày càng nhiều sinh vật sử dụng việc ăn nhựa như một ngách, học cách tiêu thụ vật liệu năng lượng này. Zophobas atratus chỉ là loài mới nhất trong một loạt các sinh vật mà nhiều nghiên cứu cho thấy có thể phân hủy nhựa và biến chúng thành các sản phẩm phụ tự nhiên vô hại. Trong tương lai, có thể chèn vi khuẩn tiêu hóa nhựa vào nhiều loài hơn hoặc chiết xuất enzyme phân hủy nhựa và sử dụng chúng trong quá trình xử lý công nghiệp, bỏ qua nhu cầu tái chế hoàn toàn. Cuối cùng, nhựa có thể trở nên 'tự nhiên' như bất kỳ nguồn thực phẩm nào khác trong môi trường. Đối với các nhà sản xuất túi đậu, những phát triển này đặc biệt đáng mừng. Giờ đây chúng ta biết câu trả lời cho các câu hỏi: 'polystyrene có thể tái chế không?' và 'siêu sâu có thể ăn xốp không?' Có vẻ như các nhà sản xuất túi đậu sẽ có thể tiếp tục sử dụng các loại chất độn bằng nhựa tiên tiến - an tâm rằng có những phương pháp tự nhiên có thể phân hủy chúng."
