Nhựa là vật liệu nhân tạo được sử dụng rộng rãi, cần thiết trong hầu hết
các lĩnh vực của đời sống bởi các tính chất đặc trưng như khả năng uốn dẻo, đồ
bền, chịu nước… Tuy nhiên, các monome cho phần lớn các chất dẻo như polyester,
polyethylen, polypropylen và polystyren có nguồn gốc từ hydrocarbon hóa thạch
và không bị phân hủy trong tự nhiên, vì thế gây ô nhiễm và ảnh hưởng tới môi
trường tự nhiên.
Trong khi đó, nhựa sinh học có nhiều ưu điểm do có khả năng phân hủy sinh học, tính bền vững và thân thiện với môi trường, giúp bảo tồn nguồn nhiên liệu hóa thạch. Việc tìm và phát hiện ra các loại nhựa sinh học đã mở ra cánh cửa mới,
giúp cải thiện môi trường và cuộc sống con người. Từ thực tế đó, nhóm nghiên cứu
đến từ Viện Công nghệ sinh học, chủ nhiệm đề tài là TS. Nguyễn Thị Đà 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”. Đề tài thuộc Đề án phát triển và ứng
dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020.
Theo số liệu thống kê, tổng sản lượng thủy sản của Việt Nam đạt khoảng 7
triệu tấn/năm, trong đó phụ phẩm chiếm khoảng 15-20%. Tuy nhiên nguồn phế phẩm
này chưa được tái sử dụng nhiều mà một lượng lớn đã thải ra môi trường gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng. Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm
sinh học tái tổ hợp sinh tổng hợp Bioplastic từ phụ phẩm chế biến thủy sản” được
thực hiện với mục tiêu nhằm xây dựng được quy trình công nghệ, mô hình thiết bị
và sản xuất chế phẩm sinh học có khả năng tổng hợp nhựa sinh học
Polyhydroxyalkanoate (PHA) đạt trên 50%.
Cụ thể, 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%; 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.
TS. Nguyễn Thị Đà - chủ nhiệm đề tài cho biết: “Ở Việt Nam hiện nay các
nghiên cứu về PHA ở quy mô lớn từ phụ phẩm chế biến thủy sản chưa được ông 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 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.”
Qua quá trình triển khai, nhóm nghiên cứu 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. Từ đó chọn
và phân loại đến loài được 4 chủng có khả năng tích lũy PHA; Đã khảo sát được
khả năng sinh tổng hợp PHA của cả 4 chủng 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%). Nhóm cũng 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, và xây dựng được quy trình xử lý phế phụ
phẩm cá tra làm nguyên liệu lên men.
Các chế phẩm vi sinh của đề tài.
Đánh giá về hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trường, quy trình công nghệ
sản xuất chế phẩm vi sinh được xây dựng và thiết kế nhằm tạo các dạng chế phẩm
khác nhau từ hệ thống lên men với mục tiêu đạt hiệu quả thu hồi trên 90% sinh
khối sau lên men và hiệu quả sản xuất đạt trên 90%. Quy trình sử dụng hệ thống
lên men tự động dung tích khác nhau phù hợp cho từng bước thực hiện theo nhu cầu.
Hệ thống thiết bị đi kèm phục vụ tạo chế phẩm cần đầu tư thêm máy sấy phun và
máy sấy lạnh... Công nghệ được xây dựng trên mục tiêu dễ thực hiện và không đòi
hỏi các quy trình phức tạp. Hiệu quả công nghệ thu được ổn định.
Đối với quy trình công nghệ xử lý dịch phế phụ phẩm tạo nguồn dinh dưỡng
nuôi sinh khối vi khuẩn thu PHA, quy trình được xây dựng và thiết kế nhằm tạo
các dạng chế phẩm khác nhau từ hệ thống lên men với mục tiêu đạt hiệu quả xử lý
phế phụ phẩm thủy sản làm nguồn dinh dưỡng chất lượng cao phục vụ cho quá trình
nuôi cấy thu sinh khối vi sinh vật và thu chất béo từ phụ phẩm làm nguồn cung cấp
năng lượng cho tế bào tổng hợp PHA cao. Điểm mới công nghệ ở đây là từ nguồn phế
phụ phẩm hỗn hợp ban đầu, đề tài đã xây dựng được các bước thực hiện cũng như
quy trình xử lý thích hợp thu từng pha sau ủ phục vụ cho mục đích nuôi cấy khác
nhau. Dựa vào hỗn hợp phụ phẩm sau chế biến cá tra, đề tài đã xác định được
cách xử lý hiệu quả nhằm thu được nguồn dinh dưỡng cao nhất giúp vi sinh vật có
khả năng dễ sử dụng bằng kết hợp ủ với các enzyme thích hợp. Chỉ với dịch phụ
phẩm thủy sản (cá tra) ban đầu, thông qua xử lý có thể trở thành nguồn nguyên
liệu chất lượng mà giá thành rẻ nhằm đáp ứng nhu cầu nuôi cấy thu PHA từ chủng
tái tổ hợp.
Hội đồng nghiệm thu đánh giá cao những nỗ lực và kết quả mà nhóm nghiên cứu
đã thực hiện được, giúp Việt Nam tiếp cận gần hơn với những công nghệ mới. Nhìn
chung, đề tài đã thực hiện đầy đủ, đúng yêu cầu về khối lượng, chất lượng, cũng
như các nội dung đã đăng ký trong hợp đồng ký kết với Bộ Công Thương. Trong thời
gian tới, nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và hướng tới chuyển
giao cho các doanh nghiệp trong nước.
Theo VKHVCNBCT