Công nghệ vi khuẩn “ăn” nhựa bước vào giai đoạn chín muồi

Hình minh họa vi khuẩn đang “nhấm nháp” các chai nhựa. Ảnh: Getty Images

Trở lại thời điểm cách nay 10 năm. Tháng 3-2016, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Kyoto và Đại học Keio (Nhật Bản) đã làm rúng động giới khoa học khi công bố một phát hiện trên tạp chí Science. Tại một điểm thu gom chai nhựa cũ ở thành phố Sakai, họ tìm thấy loài vi khuẩn tự nhiên Ideonella sakaiensis có khả năng tự tiết ra hai loại enzyme là PETase và MHETase để bẻ gãy các liên kết hóa học kiên cố của nhựa PET, biến chúng thành năng lượng và nước vô hại.

Nhà di truyền học Ronan McCarthy thuộc Đại học Brunel của Anh giải thích khả năng phân hủy nhựa của vi khuẩn có lẽ được xây dựng dựa trên các enzyme có sẵn. Chúng có khả năng phân hủy các vật liệu tự nhiên giống nhựa, chẳng hạn như cutin, một chất sáp do thực vật sản sinh.

Sau khi nhựa xuất hiện, các enzyme đó chỉ cần một vài điều chỉnh tiến hóa, và các enzyme này trở nên hiệu quả theo thời gian. Tuy nhiên, nếu mục tiêu là giảm đáng kể lượng rác thải nhựa, con người không thể để mặc vi khuẩn tự hoạt động, bởi chúng không tự động và hào hứng ăn nhựa, mà chỉ “từ từ nhấm nháp”. McCarthy giải thích có lẽ bởi vi khuẩn chưa có đủ thời gian để hoàn thiện các enzyme của chúng.

Kỳ vọng

Nhưng giấc mơ thương mại hóa công nghệ mới không hoàn toàn là bức tranh màu hồng.

Tiên phong trong làn sóng đưa vi khuẩn từ phòng thí nghiệm ra nhà máy là tập đoàn đồ uống khổng lồ Suntory. Năm 2019, Suntory đặt mục tiêu chuyển đổi 100% chai PET toàn cầu sang vật liệu bền vững (tái chế hoặc sinh học) vào năm 2030 để hoàn toàn loại bỏ nhựa dầu mỏ nguyên sinh. Đến năm 2024, tỉ lệ sử dụng vật liệu bền vững trong mảng nước giải khát tại Nhật Bản đã đạt 58% theo trọng lượng.

Hiện Suntory đã chính thức áp dụng công nghệ rã nhựa bằng enzyme ở quy mô thương mại. Thay vì công nghệ tái chế cơ học cũ làm giảm chất lượng nhựa sau mỗi lần xử lý, công nghệ enzyme sau 10 năm hoàn thiện đã có thể đưa chai nhựa cũ về trạng thái nguyên liệu nguyên bản tinh khiết nhất để sản xuất ra những chiếc chai mới đạt chất lượng của nhựa nguyên sinh 100%, chấm dứt sự phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn nguyên liệu dầu mỏ.

Suntory dự định đưa nhựa tái chế sinh học vào sản xuất thương mại từ đầu năm 2026 thông qua dự án hợp tác chiến lược và góp vốn vào nhà máy xử lý rác bằng enzyme có tổng trị giá lên tới 230 triệu euro cùng liên minh Carbios tại vùng Longlaville, Pháp.

Các công ty lớn ngành hóa chất như Mitsubishi Chemical và Toray Industries đồng loạt vận hành các dự án thử nghiệm lớn dưới sự tài trợ của Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới Nhật Bản (NEDO). Họ sử dụng công nghệ chỉnh sửa gien để tối ưu hóa siêu enzyme từ vi khuẩn ăn nhựa. Không chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm, hai công ty Nhật đã biến các enzyme này thành chất xúc tác công nghiệp để phân hủy hoàn toàn rác thải nhựa PET và nylon ở quy mô hàng tấn, mở đường cho kỷ nguyên tái chế sinh học thương mại.

Mô hình 3D cho thấy enzyme PETase đang bẻ gãy các liên kết nhựa. Ảnh: Getty Images

Và thực tế…

Từ phát hiện năm 2016 của Nhật, các nhà khoa học quốc tế đã chỉnh sửa thành công enzyme PETase. Đến năm 2020, họ tạo ra siêu enzyme có thể phân hủy 90% nhựa PET chỉ trong 10 giờ – thay vì mất vài tuần như vi khuẩn tự nhiên của Nhật. Tính đến cuối năm 2025, thế giới đã tìm ra hơn 250 loại enzyme phá hủy được cả nylon, polyurethane (giày dép, đệm mút).

Năm 2023, nhà di truyền học Ronan McCarthy thuộc Đại học Brunel của Anh đã ép vi khuẩn “nhịn đói”, chỉ cho chúng ăn nhựa, theo Environmental Microbiology. Kết quả là vi khuẩn buộc phải tiến hóa cấp tốc, tự tăng hiệu suất bào mòn nhựa rõ rệt chỉ trong vòng chưa đầy 2 tháng.

Tuy nhiên, ông McCarthy thẳng thắn thừa nhận việc mở rộng quy mô enzyme ra đại công nghiệp cực kỳ chậm chạp và khó bắt kịp tốc độ xả rác của con người. Giải pháp thực chiến xa vời hơn là biến nó thành các viên nén enzyme để người dân tự thả vào thùng rác tại nhà.

Trong khi đó, tạp chí Resource Recycling khẳng định rằng, nhà máy thương mại với công suất 50.000 tấn/năm tại Longlaville đã bị hoãn tiến độ sang nửa đầu năm 2028. Carbios đang loay hoay tìm thêm nguồn vốn cho dự án tại Pháp.

Liên minh Carbios cũng lùi tiến độ nhà máy ăn nhựa liên doanh với tập đoàn Wankai tại Hải Ninh ở tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc sang năm 2028. Các bên đưa ra lý do là công nghệ enzyme này quá nhạy cảm với tạp chất ở Trung Quốc, và công nghệ đòi hỏi phải bổ sung thêm chi phí kỹ thuật phức tạp, khiến đợt tăng vốn 5 triệu Euro dự kiến vào đầu năm 2026 phải hoãn lại đến cuối năm.

Toàn cầu chỉ tái chế nhựa dưới 10%

Theo nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa tại Trung Quốc công bố năm 2025, sản lượng nhựa toàn cầu năm 2022 đạt khoảng 387 triệu tấn, trong đó khoảng 10% (38 triệu tấn) được tái chế. Là nguồn gây ô nhiễm nhựa lớn thứ hai thế giới, Trung Quốc duy trì tỷ lệ tái chế thực tế ở mức 13%, trong khi EU đạt 14%. Những con số này vẫn ở mức thấp do chi phí thu gom và lưu kho cao, khiến nguyên liệu tái chế đắt hơn so với nguyên liệu nguyên sinh.

Mỹ là quốc gia tạo ra nhiều rác thải nhựa nhất thế giới, thải ra 70 triệu tấn vào năm 2019, theo Trung tâm nghiên cứu xăng dầu Vua Abdullah của Saudi Arabia. Tỷ lệ tái chế của Mỹ chỉ khoảng 4,5%, trong khi 73% rác thải nhựa kết thúc tại các bãi chôn lấp nhờ lợi thế về diện tích đất đai rộng lớn. Số liệu từ Viện quản lý rác thải nhựa tại Tokyo cho biết tỷ lệ tái chế của Nhật Bản là 22%, với khoảng 70% rác thải được đem đốt. 

Theo Science, Discovery Megazine, Data Watch, Suntory, NEDO

Theo Ricky Hồ / BSA Media

Ngày đăng: 15/6/2026

Ý kiến của bạn về bài viết

Không có chức năng bình luận cho bài viết này