Hiện nay, tình trạng ô nhiễm nhựa ở khắp mọi nơi. Hàng tỷ tấn nhựa phế thải cuối cùng được đưa vào các bãi rác hoặc trôi nổi trên biển, dần dần vỡ ra thành những mảnh nhỏ hơn và nhỏ hơn nhưng không bao giờ thực sự biến mất. Đây là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng nhất trong thời đại của chúng ta, và nó sẽ không biến mất trừ khi chúng ta thay đổi thói quen sử dụng nhựa hoặc phát triển các vật liệu mới có khả năng phân hủy sinh học.
Đó chính xác là những gì các nhà khoa học tại UC San Diego đã và đang làm trong suốt thập kỷ qua. Một nhóm liên ngành bao gồm nhà sinh vật học Stephen Mayfield và các nhà hóa học Michael Burkart và Robert "Skip" Pomeroy đã phát triển bọt polyurethane làm từ tảo và các nguồn sinh học khác để bọt có thể bị môi trường phân hủy tự nhiên bởi các tác nhân (vi khuẩn và nấm) phân hủy sinh học. Các chuyên gia đã sử dụng những loại bọt này để làm giày, bao gồm dép xỏ ngón, loại giày phổ biến nhất trên thế giới và đã thử nghiệm khả năng phân hủy của chúng trong môi trường trên cạn. Sau khi bị chôn vùi trong đất, đôi giày bắt đầu xuống cấp trong vòng 16 tuần.
Bây giờ, trong nghiên cứu mới, nhóm đã kiểm tra xem liệu những bọt polyurethane này, được làm từ monome sinh học, có bị vỡ ra khi ngâm trong nước biển hay không. Các nhà nghiên cứu đã làm việc với đồng tác giả nghiên cứu Samantha Clements, một nhà sinh vật biển và thợ lặn nghiên cứu tại Viện Hải dương học Scripps. Họ cố định bọt và mẫu giày trên Cầu tàu tưởng niệm Ellen Browning Scripps và theo dõi những thay đổi vật lý và hóa học của chúng bằng quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier và kính hiển vi điện tử quét.
Vị trí của thiết bị đầu cuối cung cấp một cơ hội duy nhất để kiểm tra vật liệu trong một hệ sinh thái tự nhiên gần bờ, một môi trường mà nhựa phế thải thường kết thúc. Năm 2010, các nhà nghiên cứu ước tính rằng 8 tỷ kg nhựa vào đại dương trong một năm, dự kiến sẽ tăng đáng kể vào năm 2025. Khi rác thải nhựa vào đại dương, nó có thể gây hại cho hệ sinh thái biển, dạt vào bờ biển hoặc di chuyển đến các địa điểm trung tâm, hình thành các xoáy rác, chẳng hạn như bãi rác Thái Bình Dương có diện tích hơn 1,6 triệu km vuông.
Các phát hiện hiện được công bố trên tạp chí Khoa học Môi trường cho thấy những vật liệu polyurethane thử nghiệm gắn vào bến tàu đã nhanh chóng bị nhiều sinh vật biển khác nhau gắn vào và bắt đầu phân hủy chỉ sau 4 tuần. Các sinh vật phân hủy, chủ yếu là vi khuẩn và nấm, phân hủy vật liệu thành các monome ban đầu (phân tử hóa học), sau đó được sử dụng làm nguồn dinh dưỡng. Khi các nhà nghiên cứu xác định các vi khuẩn có thể tiêu thụ các mẫu polyurethane, họ nhận thấy rằng những vi khuẩn này là những loài thường được tìm thấy trong các môi trường biển tự nhiên.
Stephen Mayfield, giáo sư tại Trường Khoa học Sinh học và Giám đốc Trung tâm Công nghệ Sinh học Rong biển California, cho biết: "Không có ngành học nào có thể giải quyết những vấn đề môi trường chung này, nhưng chúng tôi đã phát triển một giải pháp tích hợp hoạt động trên đất liền và bây giờ chúng tôi biết nó cũng có thể được thực hiện trong đại dương. Phân hủy sinh học. Tôi đã rất ngạc nhiên khi thấy có bao nhiêu sinh vật trong đại dương định cư trên lớp bọt này. Nó trở thành một thứ giống như một rạn san hô vi sinh vật. "
Các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm cách phát triển các monome có thể tái tạo và bền vững được làm từ các nguồn sinh học để sản xuất polyme cho các ứng dụng khác nhau trong tương lai. Nghiên cứu của họ cũng sẽ tiếp tục điều tra quá trình phân hủy sinh học và các hóa chất tạo thành. Các chuyên gia cho biết mọi người đang bắt đầu hiểu tầm quan trọng của vấn đề ô nhiễm nhựa và đang tìm kiếm các giải pháp thay thế ít gây tổn hại cho thiên nhiên hơn.
Stephen Mayfield cho biết: "Việc xử lý không đúng cách nhựa trong đại dương sẽ phân hủy thành vi nhựa và trở thành một vấn đề môi trường rất lớn. Chúng tôi đã chứng minh rằng hoàn toàn có thể tạo ra các sản phẩm nhựa hiệu suất cao bị phân hủy trong đại dương. Nhựa không nên đi vào đại dương, nhưng nếu có, vật liệu này sẽ trở thành thức ăn cho vi sinh vật, chứ không phải rác thải nhựa và vi nhựa gây hại cho đời sống thủy sinh. "
