Nhựa sinh học có nhiều ưu điểm so với nhựa thông thường có nguồn gốc hóa dầu do khả năng phân hủy sinh học vốn có, bền vững và thân thiện với môi trường, giúp bảo tồn nguồn nhiên liệu hóa thạch hạn chế và cũng góp phần giảm phát thải khí nhà kính, từ đó trở thành nhân tố quan trọng cho sự phát triển bền vững (PHA là một trong những loại nhựa sinh học được nghiên cứu nhiều nhất dự kiến sẽ thay thế một số loại nhựa hóa học ngày nay bởi một số tính chất cơ học của chúng: tính linh hoạt, tính đàn hồi, tính linh hoạt,… đồng thời đây là nhựa nhiệt dẻo và đặc biệt là khả năng phân hủy sinh học. Trong nhóm này, Poly (3- hydroxybutyric acid) (PHB) là được sản xuất và nghiên cứu rộng rãi nhất và nó có mặt ở nhiều loài vi khuẩn Gram âm và Gram dương.

Ở Việt Nam, hiện nay các nghiên cứu về sản xuất PHA ở quy mô lớn từ phụ phẩm chế biến thủy sản chưa được công bố nhiều. Nghiên cứu phát triển công nghệ lên men tạo sinh khối vi khuẩn B. megaterium sử dụng kỹ thuật hiện đại, có điều 2 khiển, sẽ giúp tạo lượng chế phẩm lớn, tạo bước đột phá về công nghệ sản xuất nhựa sinh học bằng phụ phẩm ở trong nước là hết sức cần thiết. Mặc dù lợi ích rõ ràng của việc sử dụng PHA thay thế cho nhựa có nguồn gốc hóa dầu, việc sử dụng và phân phối PHA hiện bị giới hạn bởi chi phí sản xuất tương đối cao so với các polyme gốc dầu mỏ như polypropylen. Một trong những nguyên nhân chính là do nguồn cơ chất nuôi cấy chủng thu PHA. Để khắc phục điều này, các chủng vi sinh vật được nghiên cứu tìm kiếm khả năng sinh tổng hợp PHA trên nguồn cơ chất rẻ tiền. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Thị Đà tại Viện Công nghệ Sinh học đã thực hiện đề tài:  “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học tái tổ hợp sinh tổng hợp Bioplastic từ phụ phẩm chế biến thủy sản” trong thời gian từ năm 2019 đến năm 2021.

Đề tài hướng đến thực hiện các mục tiêu sau: tạo được chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp PHA đạt trên 50%; tạo được chế phẩm sinh học chứa các vi sinh vật có khả năng tổng hợp nhựa sinh học Polyhydroxyalkanoaties (PHA) đạt trên 50%; và xây dựng được quy trình công nghệ, mô hình thiết bị sản xuất chế phẩm sinh học công suất 100 lít/mẻ để tổng hợp bioplastic từ phụ phẩm của ngành chế biến thủy sản.

Dưới đây là một số kết quả chính của đề tài:

- Đã quan sát và đánh giá khả năng tổng hợp PHA của 197 với 191 chủng từ bộ sưu tập biển của Viện Hóa sinh biển và 6 chủng thuộc bộ sưu tập chủng của phòng Công nghệ tế bào động vật. Trong đó, trong đó có 40 chủng phát màu cam sáng khi được nuôi trên môi trường có Nile blue. Từ đó chọn và phân loại đến loài được 4 chủng thuộc chủng thuộc có khả năng tích lũy PHA.

- Đã khảo sát được khả năng sinh tổng hợp PHA của cả 4 chủng DV01, G505, G515 và G300 trên nguồn dinh dưỡng phụ phẩm cá và 2 chủng cho hàm lượng nhựa sinh học cao nhất là: chủng GB515: 7,325% và chủng DV01: 30.4 %.

- Đã tách dòng thành công và xác định trình tự của các gen phaR, phaC và phaZ và đăng ký trên ngân hàng genbank với mã số tương ứng MT815593, MW269525 và MT815594.

- Đã nghiên cứu được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy, thu bào tử tạo chế phẩm và điều kiện bảo quản chế phẩm từ chủng tái tổ hợp đồng thời xây dựng được quy trình công nghệ và mô hình thiết bị cho tạo chế phẩm vi sinh quy mô pilot 100 lít/mẻ.

- Đã xây dựng được quy trình xử lý phế phụ phẩm cá tra làm nguyên liệu lên men chủng R1/1 và thu được PHA với hàm lượng >70% CDW và độ tinh sạch > 90%.

- Đã phân tích và xác định được khả năng tổng hợp PHV của hai chủng GB505 và GB510. Chủng GB300 có khả năng tổng hợp PHB.

- Đã đánh giá được khả năng phân hủy sinh học của màng 100 % PHB và màng PHB blend cùng chitosan. Mẫu màng PHB 100% suy giảm 92,31% trọng lượng sau 90 ngày chôn lấp trong đất. Màng PHB-chitosan phân hủy 100% sau 60 ngày chôn lấp.

- Đã đánh giá được tính an toàn của sản phẩm PHB và PHV thu được của đề tài bằng phương pháp MTT lên tế bào NBS và kết quả cho thấy sản phẩm đã tách được không gây độc tế bào. Khả năng bám dính của tế bào sau 2h trên đĩa nuôi có tráng phủ PHB là 157,81 ± 3,23 %, PHV là 146,61 ± 1,73 % và PHB chuẩn của sigma khi phủ giếng nuôi thì độ bám dính chỉ đạt 130,04 ± 1,52 %

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 21475/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

N.P.D (NASTIS)