Công nghệ sinh học (PHẦN 3): Cuộc phiêu lưu của những chiến binh tí hon và giấc mơ của thời đại

1. Cuộc gặp gỡ tình cờ của một chiến binh tí hon 

Câu chuyện bắt đầu vào năm 2016, tại một bãi rác ở tỉnh Osaka, Nhật Bản. Trong đống chai nhựa PET (polyethylene terephthalate) chất cao như núi ,thứ mà con người tưởng rằng sẽ tồn tại mãi mãi, các nhà khoa học từ Đại học Kyoto tình cờ phát hiện một "chiến binh tí hon": vi khuẩn Ideonella sakaiensis. Không ai ngờ rằng sinh vật tí xíu này lại mang trong mình bí mật có thể thay đổi số phận của hàng triệu tấn nhựa trên toàn cầu.

Ideonella không hành động một mình. Nó mang theo hai "vũ khí" đặc biệt: enzyme PETase và MHETase. Khi đối mặt với một chai nhựa PET  thứ mà tự nhiên phải mất tới 500 năm để phân rã. Ideonella bắt đầu cuộc tấn công. Đầu tiên, PETase cắt nhỏ cấu trúc polymer cứng chắc của nhựa thành những mảnh vụn gọi là MHET. Sau đó, MHETase tiếp tục "xẻ" MHET thành axit terephthalic và ethylene glycol những phân tử mà Ideonella có thể "ăn" và biến thành CO2 cùng nước trong vòng 6 tuần. 

2. Phiêu lưu và đồng hành trên chiến trường rác thải 

Ngỡ như Ideonella sẽ cô độc chống chọi trên chiến trường vô tận này thế nhưng những vi sinh vật khác cũng đang âm thầm tham gia cuộc chiến đó. Ở các bãi rác, nơi có vỏ rau củ, thức ăn thừa và cành cây khô chất đống, vi khuẩn Bacillus subtilis và nấm Aspergillus niger là những bậc thầy phân hủy chúng. Chúng tiết ra enzyme như amylase, protease, và lipase, phá vỡ carbohydrate, protein, và chất béo thành những mảnh nhỏ hơn. Dưới ánh nắng vàng của trời xanh và hơi ẩm từ đất mẹ, các bậc thầy đã biến rác thành phân bón màu mỡ chỉ trong 4-8 tuần, như một món quà dành cho hành tinh rực rỡ này.

Ở nơi đại dương bao la lại có những vùng đất ngập dầu sau các vụ tràn dầu, vi khuẩn Alcanivorax borkumensis lao vào trận chiến. Với khả năng "ăn" hydrocarbon, "người hùng" đã dọn sạch dầu loang trên biển, trả lại sự sống cho đại dương. Trong khi đó, tại các trang trại Việt Nam, vi khuẩn kỵ khí Methanogens ẩn mình trong hầm biogas, biến phân gia súc và rác hữu cơ thành khí metan, nguồn nhiên liệu sạch cho hàng ngàn gia đình.

Hiểm họa không chỉ đến từ rác hữu cơ mà còn có một sát thủ đã len lỏi vào sau gốc rễ này đó là rác thải nhựa. Những vi sinh vật như Pseudomonas spp., Rhodococcus ruber đang oằn mình chiến đấu với nhựa polyurethane trong đệm mút, polyethylene trong túi nilon. 

3.  Tia hy vọng của thời đại mới

Hành trình của Ideonella và đồng đội nhanh chóng lan tỏa. Năm 2021, tại Đại học Portsmouth, Anh, các nhà khoa học cải tiến enzyme PETase bằng công nghệ gen, khiến nó mạnh mẽ hơn gấp 6 lần. Một chai nhựa PET dày giờ đây có thể bị phân hủy trong vài ngày thay vì vài tuần. Công ty Carbios tại Pháp không bỏ lỡ cơ hội: họ xây dựng một nhà máy thí điểm, sử dụng enzyme từ Ideonella để tái chế 10.000 tấn nhựa PET mỗi năm vào năm 2023. Điều kỳ diệu là nhựa sau khi phân hủy không chỉ biến mất, nó trở thành nguyên liệu thô để sản xuất chai nhựa mới, khép kín vòng đời của rác thải.

Ở Việt Nam, câu chuyện cũng bắt đầu rực sáng. Tại TP.HCM, Nhà máy xử lý rác Vietstar dùng vi sinh vật như Lactobacillus để biến 2.000 tấn rác hữu cơ mỗi ngày thành phân bón vi sinh, giảm lượng rác chôn lấp xuống còn 20%. Trong khi đó, Tập đoàn T&T Group hợp tác với Nhật Bản để biến rác hữu cơ thành Bioethanol, một loại nhiên liệu sinh học, với nhà máy thí điểm đạt công suất 50.000 lít/năm vào năm 2024. Từ những bãi rác hôi thối, một nguồn tài nguyên mới đã ra đời.

Trên thế giới, những chiến công khác cũng đáng kinh ngạc. Công ty Mango Materials (Mỹ) nuôi vi khuẩn Alcaligenes eutrophus để sản xuất nhựa PHA – loại nhựa tự phân hủy chỉ trong vài tháng khi gặp vi sinh vật trong đất. Từ rác thải metan, họ tạo ra vật liệu thay thế nhựa truyền thống, mang đến một tương lai không rác.

4.  Một cuộc phiêu lưu bất tận

Tự một thuở con người chưa tồn tại trên hành tinh xinh đẹp này, những chiến binh này đã từ rất lâu rất lâu vẫn luôn âm thầm chiến đấu mà không một ai biết đến. Và rồi vào một thời đại, nơi con người đã tồn tại và phát triển đến tận ngày nay thì ngành công nghệ sinh học phát triển và tìm ra được sự cống hiến vĩ đại đó. Từ bãi rác ở Osaka đến các nhà máy hiện đại, từ chai nhựa PET đến phân bón và nhiên liệu sinh học, các vi sinh vật đã chứng minh rằng kích thước không quyết định sức mạnh. Họ là những chiến binh tí hon, nhưng mang trong mình sứ mệnh vĩ đại: làm sạch hành tinh và khơi dậy một thế giới nơi rác thải không còn là gánh nặng mà là tài nguyên quý giá. Cuộc phiêu lưu của họ vẫn đang tiếp diễn, và với sự hỗ trợ từ con người, ngày Trái Đất trở lại xanh tươi không còn xa nữa.