Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Diego (Mỹ) đã phát triển thành công một loại nhựa nhiệt dẻo polyurethane (TPU) có khả năng tự phân hủy sinh học, mở ra cơ hội mới trong việc giảm thiểu rác thải nhựa gây hại cho môi trường. Thành quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong công nghệ vật liệu xanh.

Công nghệ đột phá: Nhựa kết hợp vi khuẩn

Để tạo ra loại nhựa mới, nhóm nghiên cứu đã sử dụng bào tử của vi khuẩn Bacillus subtilis, một loại vi khuẩn có khả năng phân hủy polymer. Bào tử này được hòa trộn với các viên TPU trong máy ép đùn nhựa ở nhiệt độ 135°C, tạo thành những dải nhựa mỏng. Quá trình này không chỉ đảm bảo vi khuẩn sống sót mà còn giữ nguyên khả năng phân hủy sinh học của chúng.

Khả năng chịu nhiệt và tính bền vững

Bào tử vi khuẩn Bacillus subtilis có lớp màng protein bảo vệ, giúp chúng tồn tại mà không cần chất dinh dưỡng trong thời gian dài và chịu được nhiệt độ cao trong quá trình sản xuất nhựa. Lớp bảo vệ này cho phép vi khuẩn chịu đựng được môi trường nhiệt độ cao khoảng 135°C mà không bị hủy diệt, đảm bảo chúng vẫn còn hoạt động sau khi quá trình ép nhựa hoàn tất.

Tăng cường đặc tính cơ học

Đáng chú ý, sự hiện diện của bào tử vi khuẩn không chỉ giúp nhựa TPU có khả năng phân hủy sinh học mà còn tăng cường độ bền và tính co giãn của vật liệu. Cụ thể, các bào tử vi khuẩn làm cho vật liệu nhựa bền hơn khoảng 30% và tăng khả năng co giãn, giúp nhựa có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Quá trình phân hủy sinh học

Khi nhựa TPU được đặt trong môi trường thích hợp với nhiệt độ khoảng 37°C và độ ẩm từ 44% đến 55%, các bào tử vi khuẩn bắt đầu tái sinh và hoạt động. Trong điều kiện này, vi khuẩn Bacillus subtilis có khả năng phân hủy nhựa lên tới 90% chỉ trong vòng 5 tháng, một con số ấn tượng so với các loại nhựa truyền thống.

Tiềm năng ứng dụng và tương lai

Phát minh này không chỉ mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nhựa mà còn có thể góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa toàn cầu. Loại nhựa TPU mới có thể được sử dụng trong các sản phẩm nhựa tiêu dùng hàng ngày, bao bì, vật liệu xây dựng và nhiều lĩnh vực khác, với khả năng phân hủy sinh học tự nhiên giúp giảm thiểu lượng rác thải nhựa tích tụ trong môi trường.

Nhựa tự phân hủy sinh học được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Diego là một bước tiến quan trọng trong công nghệ vật liệu xanh. Sự kết hợp giữa vi khuẩn Bacillus subtilis và TPU không chỉ mang lại khả năng phân hủy sinh học hiệu quả mà còn cải thiện các đặc tính cơ học của vật liệu. Với tiềm năng ứng dụng rộng rãi, loại nhựa này hứa hẹn sẽ góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực của rác thải nhựa đối với môi trường, hướng tới một tương lai bền vững hơn.

Nguồn: khoahocphattrien