Vi khuẩn ăn nhựa: Giải pháp xử lý rác thải nhựa cho ngành thủy sản?

Rác nhựa từ ngành thủy sản

Nhựa là thành phần được sử dụng rộng rãi trong cả ngành khai thác và nuôi thủy sản (NTTS), ví dụ như làm chất liệu sản xuất lồng bè ngoài khơi (lưới và hệ thống cho ăn), ao cá ven biển (bạt lót ao), và trong nuôi nhuyễn thể. Nhựa còn được sử dụng làm lưới đánh cá, dây câu, và dây dolly để bảo vệ lưới kéo đáy khỏi bị mài mòn. Gặp hiện tượng thời tiết khắc nghiệt, quản lý chất thải kém hoặc cố tình xả thải, các thành phần nhựa nói trên sẽ thoát ra ngoài môi trường tự nhiên. Nếu không được quản lý, thì ô nhiễm trong ngành khai thác và NTTS sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng như cuốn theo các loài sinh vật biển, dẫn đến thương tích và tử vong; đồng thời tác động tiêu cực tới sức khỏe của con người và hoạt động du lịch ven biển, góp phần làm biến đổi khí hậu.    

Theo bà Mariana Mata Lara, Giám đốc dự án môi trường tại Viện công nghệ môi trường Geonardo, Hungary, 20% nhựa trên biển có nguồn gốc từ ngành NTTS, khai thác cá hoặc vận chuyển. Con số này có thể bị lờ đi khi 80% rác thải nhựa còn lại đến từ đất liền. Nhưng ngành NTTS là lĩnh vực sản xuất thực phẩm có tốc độ phát triển nhanh nhất trên thế giới. Năm 2021, FAO thống kê trong 10 năm đến năm 2019, sản lượng NTTS và nuôi biển toàn cầu đã tăng 64% trong khi tốc độ tăng trưởng của khai thác chỉ 4% trong cùng kỳ. Sản lượng NTTS tăng đồng nghĩa với việc gia tăng ô nhiễm, bao gồm cả mảnh vụn nhựa. 

Các trại nuôi hàu tại Galicia, Tây Ban Nha là một trong những tác nhân gây ra 20% rác thải nhựa trên biển.Ảnh: Mariana Mata Lara.

Ông Bavo De Witte, một nhà khoa học tại Viện nghiên cứu nông nghiệp, thủy sản và thực phẩm Flanders tại Oostende, Bỉ cho biết, mức độ ô nhiễm rác thải nhựa từ ngành thủy sản phụ tùy theo từng khu vực và hoạt động khai thác tại những vùng đó. Ví dụ, dưới 10% nhựa trên một số bãi biển có nguồn gốc từ ngư cụ khai thác cá, trong khi ở những nơi khác tỷ lệ này là hơn 90%. Nhưng với những rác thải nhựa lớn hơn, như ngư cụ bị mất, hay nhỏ hơn như dây thừng dolly đều gây ra các vấn đề ô nhiễm môi trường mà nghề cá phải lưu ý. Những tác động của vi nhựa lên hệ sinh thái biển, cho đến nay vẫn chưa được xác định một cách rõ ràng. Đặc biệt là đối với quần thể động thực vật và hệ sinh thái rất khó chứng minh các tác động rõ ràng này, nhưng ở cấp độ từng cá thể sinh vật thì có thể nhận rõ được các tác động vật lý từ hạt nhựa hay sợi, chẳng hạn như gây tổn thương hệ tiêu hóa của động vật. 

Hy vọng từ vi khuẩn ăn nhựa

Tháng 10/2021, các chuyên gia nghiên cứu tại Viện Khoa học và công nghệ Nara thuộc Nhật Bản đã công bố những phát hiện mới về một loại vi khuẩn có khả năng phân hủy nhựa gốc dầu mỏ và tạo ra nhiều loại nhựa phân hủy sinh học hơn.  Vi khuẩn này có tên gọi Ideonella sakaiensis đã biến đổi nhựa poly (ethylene terephthalate) (PET) thành poly phân hủy sinh học ở mức độ cao (3-hydroxybutyrate) (PHB). Phát hiện này mở ra một hướng tiếp cận mới, không chỉ tái sử dụng PET mà còn sản xuất bền vững các loại nhựa phân hủy sinh học. 

Tuy nhiên, những phát hiện về vi khuẩn ăn nhựa của giới khoa học Nhật Bản không phải là mới. Tháng 3/2020, các nhà khoa học người Đức đã thu gom mẫu đất từ một bãi rác thải nhựa giòn ở Leipzig và đã phát hiện một loại vi khuẩn có khả năng phân hủy một số khối cấu tạo hóa học của nhựa polyurethane – một loại nhựa gia dụng khó tái chế và phân hủy. 

Vi khuẩn Pseudomonas sp. TDA1 tấn công các liên kết hóa học của nhựa polyurethane và sử dụng chúng như một nguồn carbon, nitơ và năng lượng, theo Tiến sĩ Hermann Heipieper, Trung tâm nghiên cứu môi trường Helmholtz tại Leipzig, Đức. Ông cho biết thêm: “Chúng tôi đã phát hiện cách thức vi khuẩn này chuyển hóa một số hợp chất hóa học thành năng lượng và có thể đánh giá thêm về khả năng này của chúng. Vi khuẩn này giúp chúng ta phân hủy nhựa, nhưng không phải là công cụ giải quyết vấn đề rác thải nhựa cho con người. Chúng ta phải có ý thức ngăn chặn ô nhiễm rác thải nhựa ngay từ đầu”. 

Phát hiện ra nấm ăn nhựa Aspergillus tubingensis trong đất cũng đang thu hút sự chú ý. Một nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các loại nấm mốc được tìm thấy ở một bãi xử ký chất thải tại Pakistan vào năm 2017 có khả năng sử dụng enzyme của nó để ăn mòn lớp bề mặt nhựa polyurethane. Nhiệm vụ tiếp theo của nhóm nghiên cứu này là tìm ra những điều kiện tốt nhất để nấm mốc hoạt động. 

Hạn chế sử dụng nhựa

Vi khuẩn ăn nhựa có vẻ hứa hẹn nhưng chúng đóng vai trò quan trọng như thể nào trong việc giảm ô nhiễm nhựa từ nuôi trồng thủy sản và khai thác mới là quan trọng. Theo bà Caroline De Tender, thuộc Viện nghiên cứu Nông nghiệp, thủy sản và thực phẩm Flanders, sử dụng các loại vi khuẩn này còn nhiều điểm hạn chế. Một trong những nhược điểm là trong hầu hết các trường hợp, vi khuẩn này chỉ phá vỡ một loại polymer cụ thể, như polyethylene, PET hoặc polypropylene. Một điểm khác là quá trình phân hủy sinh học sẽ mất nhiều tuần hoặc nhiều tháng, trong khi đó giới khoa học vẫn chưa thể xác định được hậu quả của việc sử dùng vi khuẩn hoặc nấm mốc nồng độ cao trong một môi trường cụ thể. 

Bà De Tender cũng cho biết: “Có cần phải điều chỉnh vi khuẩn ăn nhựa cho phù hợp với điều kiện cụ thể và liệu chúng có gây hại cho môi trường hay không vẫn là những khúc mắc chưa có lời giải. Vi khuẩn và nấm mốc là những sinh vật luôn thay đổi và tiến hóa và điều kiện để đưa chúng đến sinh sống ở một môi trường nào mới đó là chúng phải phù hợp với nơi đó. Có nghĩa là chúng ta không thể phát tán vi khuẩn và nấm trên đại dương và để chúng đối phó với vấn đề nhựa bởi đây không phải là một giải pháp vẹn toàn”. 

Theo bà, có thể sau này vi khuẩn ăn nhựa sẽ được ứng dụng ở quy mô công nghiệp, nhưng chúng ta cần phải thực hiện một cách nhanh gọn. Cách tiếp theo là nghiên cứu các enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn và nấm ăn nhựa. Enzyme giống như chất hóa học có thể kiểm soát và sản xuất tại địa phương. Tuy nhiên, nếu sử dụng vi khuẩn phân hủy nhựa có nguồn gốc từ ngành nuôi trồng hoặc khai thác thủy sản, trước tiên cần phải tìm ra phương pháp thu gom và đưa đến nhà máy xử lý nhựa bằng vi khuẩn hoặc nấm. 

Trước mắt, giải pháp cho ngành khai thác và NTTS là dừng sử dụng các loại nhựa khó phân hủy và tích cực phát triển các loại nhựa phân hủy sinh học. Các chuyên gia trong ngành NTTS từ Địa Trung Hải, Baltic và Biển Bắc cũng đang tích cực tìm kiếm công cụ xử lý rác thải biển. Họ đã đưa ra hơn 400 ý tưởng và giải pháp để giải quyết vấn đề nhựa gồm 3 giai đoạn: ngăn ngừa và giảm thiểu; giám sát và định lượng; loại bỏ và tái chế. 

Sau cùng, giám sát vẫn là bước quan trọng để lập bản đồ nguồn rác thải biển và tác động của chúng. Muốn theo dõi rác thải biển, chúng ta cần phải xác định được lượng rác thải từ lưới đánh cá bằng thiết bị ROVs và thợ lặn. Nhưng tất cả những phương pháp này đều hạn chế trong việc đánh giá nguồn và tác động của rác biển trên quy mô lớn. 

Tuấn Minh

Tổng hợp