Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Missouri, Hoa Kỳ gần đây đã phát triển một loại tảo biến đổi gen được kỳ vọng có thể "thu giữ" và tái chế hiệu quả các hạt vi nhựa có hại trong xử lý nước thải, cung cấp một lộ trình công nghệ mới để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường cứng đầu này.

Dự án được dẫn dắt bởi Susie Dai, giáo sư tại Đại học Kỹ thuật Missouri và là nhà nghiên cứu chính của Trung tâm Khoa học Đời sống Bond. Nhóm của cô đã thiết kế một chủng tảo đặc biệt có thể liên kết với các hạt vi nhựa trong nước và tách chúng ra khỏi nước bị ô nhiễm. Nghiên cứu không chỉ nhằm mục đích giảm lượng khí thải vi nhựa mà còn nỗ lực "tái chế" nhựa tái chế và sinh khối tảo để tạo ra các vật liệu mới như màng nhựa sinh học tổng hợp.

Dai Susi chỉ ra rằng vi nhựa hầu như có ở khắp mọi nơi, từ ao, hồ, sông đến các hệ thống nước thải khác nhau và thậm chí cả trong cá tiêu dùng của con người. Hiện nay, hầu hết các nhà máy xử lý nước thải chủ yếu dựa vào các quy trình hiện có để loại bỏ các hạt nhựa lớn hơn, trong khi các hạt vi nhựa cực nhỏ thường “lướt qua lưới” và cuối cùng xâm nhập vào hệ thống nước uống, tiếp tục gây ô nhiễm môi trường và gây hại cho hệ sinh thái.

Trong nghiên cứu mới nhất, nhóm nghiên cứu đã sử dụng biến đổi gen để giúp tảo có thể tổng hợp limonene, một hợp chất dầu tự nhiên, cũng là nguồn tạo ra hương cam chính. Limonene mang lại cho tảo tính kỵ nước đáng kể và bản thân các hạt vi nhựa cũng có đặc tính kỵ nước, khiến chúng dễ dàng hấp phụ lẫn nhau trong nước. Khi loại tảo được biến đổi gen này tiếp xúc với nước có chứa hạt vi nhựa, các hạt vi nhựa sẽ “dính” vào tế bào tảo và kết tụ thành từng khối, tạo thành những khối bông lớn hơn có thể tương đối dễ dàng tách ra khỏi nước sau khi lắng xuống.

Ngoài khả năng thu giữ vi hạt nhựa, loại tảo biến đổi gen này còn có thể phát triển tốt trong môi trường nước thải phú dưỡng và tham gia sâu hơn vào quá trình lọc nước bằng cách hấp thụ các chất dinh dưỡng dư thừa. Daisusi cho biết thông qua hệ thống này, có thể đạt được đồng thời ba mục tiêu là “loại bỏ vi nhựa”, “làm sạch nước thải” và “xử lý vi nhựa và tảo thành các sản phẩm nhựa sinh học hữu ích” trong một quy trình. Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu nhưng tầm nhìn dài hạn của nhóm là tích hợp quy trình mới này vào các nhà máy xử lý nước thải đô thị hiện có để các thành phố có thể cải thiện hiệu quả xử lý nước và giảm ô nhiễm đồng thời thu được các sản phẩm vật liệu mới có giá trị ứng dụng.

Để thúc đẩy công nghệ hướng tới ứng dụng thực tế, nhóm đang tiến hành các thí nghiệm mở rộng quy mô bằng cách sử dụng lò phản ứng sinh học trong điều kiện được kiểm soát. Một trong 100 hệ thống phản ứng sinh học nâng cấp có tên "Shrek" đã được sử dụng để xử lý khí thải công nghiệp và khám phá khả năng giảm ô nhiễm không khí thông qua hấp thụ tảo. Nhìn về tương lai, nhóm nghiên cứu có kế hoạch xây dựng một thiết bị phản ứng sinh học quy mô lớn hơn và mở rộng nền tảng này cho nhiều tình huống hơn như xử lý nước thải để cải thiện hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm môi trường khác nhau.