Khi có điều gì đó để nói về rác thải nhựa, hiếm khi là chuyện tốt lành: nó thường kết thúc ở các bãi chôn lấp bất hợp pháp ở châu Á, gây ô nhiễm biển và kết tập thành các hòn đảo nhân tạo giữa trùng dương. Hiện tại chỉ có 14% chất thải nhựa trên thế giới được tái chế - và những sản phẩm tái chế thường kém về chất lượng.

Tuy nhiên hai nhà nghiên cứu Mĩ Ting Lu và Stephen Techtmann, trong rác thải nhựa có các nguyên liệu thô có giá trị. Do đó không chỉ nghĩ đến tái chế, họ còn muốn tạo ra một thứ thậm chí còn có giá trị hơn bản thân nó, đó là protein, chất đạm. Lu nói: “Chúng tôi đang biến nhựa thành thực phẩm”.

Ting Lu, giáo sư về kỹ thuật sinh học tại tại Đại học Illinois Urbana-Champaign bắt đầu nghĩ về những kỹ thuật  mới để sản xuất thực phẩm trong một chuyến đi đến các nước đang phát triển và chứng kiến người nông dân dù ở bất cứ nơi đâu hầu như cũng không có đủ lương thực để sinh sống. 

Về phần mình, Techtmann là phó giáo sư về khoa sinh học tại Đại học Michigan. Từ nhiều năm nay ông chuyên nghiên cứu về vi khuẩn phân hủy dầu mỏ trong phòng thí nghiệm nhằm phục vụ khôi phục môi trường sau các vụ rò rỉ dầu ngoài hiện trường. Techtmann nói “Plastic cũng là một dạng của dầu. Vậy tại sao không cho lũ vi khuẩn phàm ăn phân hủy chất thải nhựa?”

Hai nhà khoa học đã xúc tiến một dự án chung. Chìa khóa cho dự án của họ là những loại vi sinh vật  xuất hiện từ hàng triệu năm với vô vàn biến thể trong tự nhiên. Techtmann cho biết: “Qua hàng triệu năm, vi khuẩn đã phát triển các cách phá vỡ vật chất, chẳng hạn như cellulose hoặc lignin từ thực vật”. Tuy nhiên, khi nói đến đồ nhựa thì các chú vi khuẩn bé li ti đành bất lực. Techtmann nói: “Nhựa là một phát minh còn non trẻ. Đó là lý do tại sao rác thải nhựa có thể tồn tại hàng trăm năm dưới đất rừng hay trong nước biển. 

Tạo ra những sinh vật ăn nhựa

Dù sao cũng có một số loại vi khuẩn có thể phân hủy một số loại polymere nhất định, cho dù quá trình này diễn ra hết sức chậm chạp và không hoàn chỉnh. Hai nhà nghiên cứu đã để cho những loại sinh vật đơn bào có nhiều triển vọng nhất phân hủy plastic. Họ phân tích bộ gene của chúng và với các thủ thuật công nghệ sinh học mới, thay đổi các gene riêng lẻ của chúng.

Các ứng viên được chọn lọc từ quá trình hun đúc theo kiểu này là những nhà tái chế nhựa có hiệu quả: trong vòng vài ngày, chúng có thể phân hủy các chai nhựa trong phòng thí nghiệm, trong trường hợp cụ thể này là polyethylene terephthalate (PET), thành các thành phần phân tử của nó - và sử dụng chúng để sản xuất protein và các chất liệu khác như axit béo. Lu nói: “Kết quả trông giống như đường nâu, chúng tôi tạo ra một dạng bột từ rác thải và chúng có thể  ăn được”.

Một mình những vi sinh vật này không thể đảm đương được công việc này. Các nhà nghiên cứu phải thêm vào một số hóa chất để ban đầu nghiền nhỏ các phân tử nhựa. Hiện tại, họ mới xử lý được một số loại nhựa tinh khiết nhất định nhưng “chúng tôi sắp đến ngày có thể nhặt nhạnh rác thải nhựa trong thùng rác mang về phòng thí nghiệm để tái chế”,  Techtmann nói.

Cơ hội ứng dụng ý tưởng này vào thực tế vừa tăng lên đáng kể đối với Lu và Techtmann: công ty dược phẩm và hóa chất Merck có trụ sở tại Darmstadt, đã trao giải thưởng Future Insight cho hai nhà nghiên cứu này giải thưởng thường niên dành cho các công nghệ có tính đột phá. Số tiền thưởng là một triệu euro.

Trong tương lai, theo tầm nhìn của các nhà nghiên cứu, các nhà máy công nghiệp lớn có thể nuôi các vi sinh vật đặc biệt bằng rác thải nhựa trong các bồn chứa, giống như những thứ được sử dụng để nấu bia - và sản phẩm cuối cùng để thu hoạch là bột protein. Sản phẩm này không chỉ là thực phẩm dành cho các vận động viên thể hình mà còn được chế biến thành nhiều loại thực phẩm khác, chẳng hạn như thịt nuôi cấy từ nguyên liệu thực vật

Bước tiếp theo, hai nhà sinh vật học muốn nâng cấp các vi khuẩn của mình, cải thiện hiệu quả của chúng nhằm nâng cao giá trị dinnh dưỡng của sản phẩm bột protein của họ. Sẽ còn mất nhiều năm nữa trước khi đưa công nghệ này vào sản xuất lớn. Tuy nhiên cơ hội không chỉ có vậy, Lu và Techtmann với dự án của họ đang ở trong một môi trường nghiên cứu rộng lớn và không ngừng phát triển: mới đây, các nhà khoa học đại học Edinburgh đã trình diễn một phương pháp để có thể chế biến từ vỏ chai nhựa phế thải thành vani. Thành công này đã thôi thúc các nhà khoa học nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật nhằm tạo protein với sự hỗ trợ của vi khuẩn, ánh sáng trời, không khí và khí hydro.

Tăng sản lượng thu hoạch gấp mười lần

Các nhà nghiên cứu tại Viện Sinh lý thực vật phân tử Max-Planck và một số cơ quan nghiên cứu khác đã nghiên cứu kiểm tra tiềm năng của các cách tiếp cận này. Từ các bể công nghệ sinh học trên một bề mặt như nhau người ta có thể tạo ra một lượng protein nhiều gấp 10 lần so với trồng đậu tương ngoài đồng ruộng. 

Liệu giá protein làm từ nhựa thải có mức giá như gía thực phẩm trên thị trường hay không còn phải chờ thực tế trả lời.  Ý tưởng này cũng còn phải cạnh tranh với  phương pháp tiếp cận biến plastic thành hydro hay thành dầu diesel. Hiện tại nguồn nguyên liệu rất dồi dào: mỗi năm, nhân loại tạo ra 380 triệu tấn plastic, phần lớn cuối cùng bị tống ra bãi rác hoặc bị đốt cháy. Với phương pháp sinh học tới đây người ta có thể chế biến chúng thành các sản phẩm vừa hiệu quả vừa bảo vệ môi trường.