Siêu vật liệu sinh học hứa hẹn thay thế nhựa trong tương lai gần

Trong bối cảnh ô nhiễm nhựa ngày càng trầm trọng, việc tìm ra vật liệu thay thế thân thiện với môi trường trở thành ưu tiên của giới khoa học toàn cầu. Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Houston (Mỹ), dẫn đầu bởi trợ lý giáo sư Maksud Rahman, đã tạo ra một bước tiến đột phá: tấm cellulose vi khuẩn có độ bền cao, dễ dàng phân hủy sinh học và có thể ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp.

Cellulose vi khuẩn vốn là một loại polymer tự nhiên, có khả năng phân hủy trong điều kiện môi trường mà không gây hại cho sinh thái. Tuy nhiên, nhờ cải tiến kỹ thuật, nhóm nghiên cứu đã tích hợp các tấm nano boron nitride vào dung dịch nuôi cấy, giúp tăng độ bền kéo của vật liệu lên đến 553 MPa và cải thiện khả năng tản nhiệt gấp ba lần so với mẫu gốc.

Điều đặc biệt trong nghiên cứu này là việc kiểm soát hành vi của vi khuẩn. Thay vì để vi khuẩn di chuyển ngẫu nhiên, các nhà khoa học đã điều hướng chuyển động của chúng, từ đó tạo ra lớp cellulose có cấu trúc sắp xếp có trật tự. Điều này không chỉ giúp tăng cường tính cơ học mà còn đem lại các chức năng vượt trội khác cho vật liệu.

Bên cạnh việc cải tiến về kỹ thuật, nhóm cũng phát triển một thiết bị nuôi cấy đặc biệt – buồng lồng quay thấm oxy, cho phép vi khuẩn phát triển và tạo cellulose trong môi trường được kiểm soát hướng di chuyển. Nhờ vậy, sản phẩm đầu ra không chỉ đồng đều về cấu trúc mà còn phù hợp cho các mục tiêu thương mại hóa lâu dài.

Theo kết quả công bố trên tạp chí Nature Communications vào đầu tháng 7, loại vật liệu mới này có tiềm năng sử dụng rộng rãi: từ sản xuất bao bì sinh học, chai lọ dùng một lần, đến vật tư y tế như băng gạc vết thương hay linh kiện điện tử xanh. Đây được xem là bước đệm quan trọng để tiến tới việc loại bỏ dần các sản phẩm từ nhựa không phân hủy trong tương lai.

Maksud Rahman cho biết nhóm sẽ tiếp tục hoàn thiện công nghệ và hướng đến sản xuất quy mô lớn trong giai đoạn tiếp theo. Nếu thành công, tấm cellulose vi khuẩn này có thể trở thành một trong những giải pháp then chốt giúp giảm phụ thuộc vào nhựa và cải thiện sức khỏe hành tinh.