Vì sao sinh vật 'ăn nhựa' vẫn chưa thể cứu Trái Đất khỏi khủng hoảng rác thải?

Ô nhiễm nhựa đã và đang trở thành một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng nhất mà nhân loại phải đối mặt. Dù các chiến dịch kêu gọi giảm rác thải, hạn chế đồ nhựa dùng một lần được triển khai trên toàn cầu, thực tế cho thấy lượng nhựa sản xuất và thải ra môi trường vẫn tiếp tục tăng. Mỗi năm, có tới hơn 12 triệu tấn nhựa đổ ra biển, chiếm khoảng 80% tổng lượng rác thải đại dương.

Nhiều loài sinh vật biển bị đe dọa tính mạng khi mắc phải hoặc nuốt nhầm nhựa, trong khi những hạt vi nhựa nhỏ đến mức không thể nhìn thấy lại đang len lỏi vào chuỗi thức ăn và cuối cùng là cơ thể con người.

Nhựa gần như không thể biến mất hoàn toàn. Một chai nhựa giặt rỗng có thể trôi dạt hàng trăm năm mà vẫn tồn tại dưới dạng vi nhựa. Bởi vậy, câu hỏi được đặt ra là: ngoài việc tái chế, liệu có cách nào để "tiêu hóa" nhựa để nó thực sự biến mất khỏi hành tinh này?

Câu trả lời khiến giới khoa học phải tò mò: có, một số sinh vật thật sự có khả năng ăn nhựa. Nhưng vì sao, dù được phát hiện nhiều năm, chúng vẫn chưa thể trở thành "vị cứu tinh" của Trái Đất?

Khi vi khuẩn ăn nhựa đầu tiên ra đời

Năm 2016, tại một nhà máy tái chế ở Nhật Bản, các nhà khoa học tình cờ phát hiện một hiện tượng kỳ lạ: những chai nhựa PET (polyethylene terephthalate) xuất hiện các lỗ nhỏ đều đặn, như thể ai đó đã "gặm" mất từng phần.

Thủ phạm hóa ra là Ideonella sakaiensis – một loại vi khuẩn có khả năng phân hủy nhựa bằng cách tiết ra enzyme "PETase", cắt đứt liên kết giữa các monome và hấp thụ các phân tử nhỏ hơn như nguồn năng lượng.

Phát hiện này từng khiến thế giới khoa học rúng động, mở ra hi vọng rằng con người có thể dùng sinh vật sống để xử lý lượng rác khổng lồ đang làm nghẹt thở hành tinh. Tuy nhiên, niềm vui đó không kéo dài. Ideonella sakaiensis chỉ hoạt động tốt ở môi trường trên 30°C, và quá trình “ăn nhựa” của nó diễn ra cực kỳ chậm. Vi khuẩn này không thể tiêu hóa hoàn toàn vật liệu, mà chỉ hấp thụ phần nhỏ cần thiết, để lại phần còn lại dưới dạng vi nhựa.

Các nhà khoa học ở Đại học Portsmouth (Anh) sau đó đã biến đổi enzyme PETase thành "siêu enzyme", giúp tốc độ phân hủy nhanh gấp sáu lần. Nhưng ngay cả như vậy, tốc độ này vẫn quá nhỏ bé so với tốc độ con người sản xuất nhựa. Chỉ riêng lượng nhựa thải ra mỗi năm đã vượt xa khả năng xử lý của bất kỳ sinh vật nào.

Vi khuẩn vùng lạnh - hy vọng mong manh từ Bắc Cực

Một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (WSL) từng phát hiện ra tới 19 chủng vi khuẩn và nấm có thể phân hủy nhựa ở nhiệt độ thấp khoảng 15°C. Chúng được tìm thấy tại dãy Alps và vùng Bắc Cực, nơi điều kiện khí hậu khắc nghiệt gần như không cho phép các loài thông thường sống sót.

Các sinh vật này có thể "ăn" một số loại nhựa phân hủy sinh học như polyester-polyurethane (PUR), nhưng lại không thể tiêu hóa nhựa thông thường như PET hay PE. Nghĩa là, chúng chỉ có tác dụng trong môi trường thí nghiệm, với những loại vật liệu "dễ ăn" hơn mà thôi. Việc ứng dụng chúng vào thực tế để xử lý rác thải nhựa công nghiệp gần như là bất khả thi.

Sâu sáp, loài côn trùng có thể "nhai" túi nylon

Một trong những phát hiện thú vị nhất đến từ loài sâu sáp, ấu trùng của bướm sáp. Cơ thể của chúng chứa vi khuẩn đường ruột có khả năng tiêu hóa polyethylene (PE), loại nhựa phổ biến nhất dùng làm túi nylon. Không chỉ vậy, nước bọt của sâu sáp còn chứa enzyme có thể oxy hóa và phá vỡ liên kết hóa học của nhựa ngay ở nhiệt độ phòng.

Trong thí nghiệm, 2.000 con sâu sáp có thể "ăn" hết một túi nylon chỉ trong 24 giờ, tốc độ nhanh hơn hàng triệu lần so với quá trình phân hủy tự nhiên kéo dài hàng thế kỷ. Tuy nhiên, loài sinh vật này lại không thể sống chỉ bằng nhựa. Nếu chỉ ăn nhựa mà không có thức ăn khác, chúng sẽ sụt cân nhanh chóng và chết do suy dinh dưỡng.

Quan trọng hơn, khi tiêu hóa nhựa, chúng vẫn thải ra vi nhựa. Nếu nuôi sâu sáp quy mô lớn để xử lý rác thải, phần chất thải còn lại thậm chí có thể gây ô nhiễm thứ cấp. Bên cạnh đó, việc đưa hàng triệu ấu trùng ra khỏi môi trường sống tự nhiên có thể tạo ra rủi ro mới cho hệ sinh thái.

Vì vậy, các nhà khoa học hiện tập trung nghiên cứu các enzyme trong nước bọt và ruột của sâu sáp, với hi vọng mô phỏng chúng trong phòng thí nghiệm thay vì dùng trực tiếp côn trùng thật.

Luân trùng, chiến binh siêu nhỏ của Trung Quốc

Không chịu thua kém, các nhà nghiên cứu Trung Quốc cũng tìm thấy một ứng cử viên khác: luân trùng, sinh vật hiển vi chỉ dài nửa milimet, sống phổ biến trong các ao hồ. Nhóm của Giáo sư Triệu Kiến (Đại học Hải dương Trung Quốc) phát hiện rằng luân trùng có thể "ăn" vi nhựa nhờ cơ quan nghiền đặc biệt.

Nhưng cũng giống như những loài "ăn nhựa" khác, chúng chỉ hấp thụ được một phần nhỏ, còn lại lại bị bài tiết ra dưới dạng các hạt nano nhựa có kích thước chỉ vài micron, nhỏ đến mức gần như không thể phát hiện. Vô tình, quá trình này khiến vi nhựa trở nên nguy hiểm hơn, vì các hạt nano có thể xâm nhập sâu hơn vào mô sinh vật và khó loại bỏ hơn.

Hi vọng nằm ở tương lai, không phải ở sinh vật "ăn nhựa"

Các phát hiện về những loài có khả năng tiêu hóa nhựa, từ vi khuẩn Ideonella sakaiensis , vi sinh vật vùng lạnh, sâu sáp cho đến luân trùng đều là những bước tiến quan trọng của khoa học. Chúng chứng minh rằng tự nhiên vẫn đang sở hữu những cơ chế tự phục hồi đáng kinh ngạc.

Tuy nhiên, khi xét đến quy mô toàn cầu, những sinh vật này vẫn chỉ như những “giọt nước nhỏ” trong đại dương rác thải nhựa mênh mông.

Để ứng dụng vào thực tế, các nhà khoa học cần phải tách chiết, nhân bản và tối ưu hóa các enzyme có khả năng phân hủy nhựa, đồng thời đảm bảo chúng hoạt động ổn định, an toàn với môi trường và có chi phí hợp lý. Công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn đầu và có thể cần thêm nhiều năm nữa mới đạt đến mức khả thi.

Cho đến khi đó, giải pháp thực tế nhất vẫn là giảm thiểu rác thải nhựa ngay từ đầu: hạn chế đồ nhựa dùng một lần, tăng cường tái chế, và chuyển sang các vật liệu thân thiện hơn. Bởi nếu con người vẫn tiếp tục sản xuất nhựa với tốc độ hiện nay, thì dù có hàng trăm loài sinh vật "ăn nhựa", Trái Đất cũng không thể tiêu hóa kịp.