Tạo chế phẩm sinh học tái tổ hợp để biến phụ phẩm cá thành nhựa sinh học

Kinh tế tuần hoàn

20/01/2022

Nhựa có gốc từ dầu mỏ, là vật liệu với những đặc tính tuyệt vời như uốn dẻo, chống thấm, bền... nhưng thách thức môi trường của nó là rất lớn. Phải mất đến vài trăm năm mới có thể phân huỷ hoàn toàn một mảnh nhựa. Vì vậy, trong vài thập kỷ gần đây, các nhà khoa học đang nghiên cứu, tìm kiếm những vật liệu thay thế cho nhựa truyền thống bằng các vật liệu thân thiện môi trường, có thể tự phân huỷ.

Ở một khía cạnh khác, phụ phẩm thuỷ sản là một nguồn nguyên liệu khổng lồ nếu biết cách sử dụng. Theo thống kê, sản lượng thuỷ sản Việt Nam khoảng 7 triệu tấn/năm. Nhưng tỷ lệ tái chế vẫn rất hạn chế, khoảng 20% lượng thuỷ sản sau đánh bắt, tương đương 1,4 triệu tấn, sẽ bị thải bỏ.

Từ thực tế này, các nhà nghiên cứu Viện Công nghệ sinh học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã tiến hành nghiên cứu chế phẩm sinh học có khả năng tái tổ hợp Bioplastic từ nguồn phụ phẩm từ chế biến thuỷ sản. Nghiên cứu đặt mục tiêu xây dựng quy trình công nghệ, thiết bị và sản xuất thử nghiệm chế phẩm sinh học có khả năng tổng hợp nhựa sinh học Polyhydroxyalkanoate (PHA) đạt trên 50%.

Uớc tính mỗi năm khoảng 1,4 triệu tấn phụ phẩm thuỷ sản bị đổ bỏ, tạo ra áp lực về môi trường và gây lãng phí.

Theo tiến sĩ Nguyễn Thị Đà, chủ nhiệm đề tài, hiện ở Việt Nam các nghiên cứu về PHA quy mô lớn từ nguồn phụ phẩm thuỷ sản vẫn chưa có nhiều. Do đó, nghiên cứu đã mở ra hướng đi tiềm năng, đồng thời cũng sẽ là nguồn tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu trong tương lai nếu theo đuổi con đường này. Đánh giá về giá trị công nghệ của đề tài, TS Đà cũng cho biết: "việc phát triển công nghệ lên men tạo sinh khối vi khuẩn B. megaterium sử dụng công nghệ hiện đại, có điều khiển sẽ giúp tạo lượng chế phẩm lớn. Điều này có ý nghĩa đột phá về công nghệ sản xuất nhựa sinh học bằng phụ phẩm trong nước".

Để thực hiện mục tiêu của đề tài, nhóm nghiên cứu đã quan sát và đánh giá khả năng tổng hợp PHA của 197 chủng từ bộ sưu tập biển của Viện Hoá sinh biển, và 6 chủng nằm trong bộ sưu tập chủng của phòng Công nghệ tế bào động vật. Qua xem xét, 4 chủng có khả năng tích luỹ PHA khả quan nhất được tuyển chọn. Qua khảo sát khả năng sinh tổng hợp PHA của cả 4 chủng trên nguồn dinh dưỡng phụ phẩm cá, 2 chủng cho hàm lượng nhựa sinh học cao nhất là GB515 và DV01 với tỷ lệ lần lượt là 7,325% và 30,4%. Đồng thời, các nhà khao học cũng xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấp, thu bào tử tạo chế phẩm và điều kiện bảo quản thích hợp.

Dựa trên những kết quả thu được, quy trình công nghệ và mô hình thiết bị sản xuất chế phẩm vi sinh quy mô pilot 100 lít/mẻ đã ra đời. Bước tiếp theo là xây dựng quy trình xử lý phụ phẩm cá tra làm nguyên liệu lên men.

Một số sản phẩm cụ thể của nghiên cứu. Ảnh: congnghiepsinhhocvietnam.

Kết quả cụ thể, nhóm đề tài đã tạo được một số dạng chế phẩm khác nhau từ hệ thống lên men đạt hiệu quả thu hồi trên 90%, hiệu quả sản xuất đạt trên 90%. Quy trình lên men tự động dung tích khác nhau phù hợp cho từng bước thực hiện theo yêu cầu. Công nghệ xây dựng dễ thực hiện, ít đòi hỏi các quy trình phức tạp. Hiệu quả công nghệ được đánh giá ổn định.

Điểm mới của quy trình công nghệ xử lý dịch phế phụ phẩm tạo nguồn dinh dưỡng nuôi sinh khối vi khuẩn thu PHA, là từ nguồn phụ phẩm hỗn hợp, đề tài đã xây dựng được các bước thực hiện và quy trình xử lý thích hợp thu từng pha sau ủ phục vụ cho mục đích nuôi cấy khác nhau. Đồng thời, các nhà nghiên cứu cũng đã xác định được cách xử lý hiệu quả nhằm thu được nguồn dinh dưỡng cao nhất, giúp vi sinh vật dễ sử dụng bằng cách kết hợp ủ với các enzyme thích hợp.

Như vậy, từ dịch phụ phẩm cá tra ban đầu, qua xử lý theo quy trình công nghệ của đề tài, có thể trở thành nguồn nguyên liệu chất lượng, giá rẻ đáp ứng nhu cầu nuôi cấy thu PHA từ chủng tái tổ hợp. Nghiên cứu được hội đồng khoa học Bộ Công Thương đánh giá cao về tính mới, tính sáng tạo. Được biết, trong thời gian tới nhóm nghiên cứu sẽ xúc tiến quá trình hoàn thiện các công nghệ và tiến tới chuyển giao cho doanh nghiệp.

An Nhiên

Tags: