Chủ Nhật, 23 tháng 2, 2020
Thứ Bảy, 22 tháng 2, 2020
Từ loài gây hại, các nhà khoa học đang có ý định dùng cua xanh để làm nhựa sinh học
Loài cua xanh vốn là một loài xâm lược đang xâm chiếm hệ sinh thái trải dài từ Nova Scotia (Canada) đến California (Mỹ), nhưng các nhà khoa học vừa tìm được một lợi ích bất ngờ từ loài vật có hại này, đó chính là nguồn nguyên liệu để làm nhựa phân huỷ sinh học.
Các nhà khoa học từ Canada có kế hoạch nghiền nát vỏ cua, làm sạch và chiết xuất chitin polymer siêu mạnh. Chitin, được tìm thấy trong vỏ giáp xác và côn trùng, có thể được sử dụng để tạo ra một loại nhựa sinh học tự thoái hóa. Dự án này như “một mũi tên giết hai con nhạn": giảm số lượng các loài xâm lấn và tạo ra một sự thay thế cho nhựa.
Nhà hóa học Audrey Moore của Đại học McGill đang điều hành dự án này, hợp tác với Công viên quốc gia Kejimkujik của Nova Scotia để chế tạo cốc và các loại dụng cụ nhựa từ bầy cua xanh.
“ Hợp tác với Kejimkujik là một thách thức lớn”, ông Moore Moore nói. “Chúng tôi phải ra khỏi phòng thí nghiệm và vào thế giới thực để xem điều này có thực sự hiệu quả không.”
Đây không phải là lần đầu tiên một điều như thế này đã được đề xuất. Các phòng thí nghiệm từ Scotland đến California đang thực hiện các dự án tương tự, tất cả đều hy vọng khai thác chitin để làm nhựa. Tuy nhiên, đi từ vỏ cua đến dao nĩa là một nhiệm vụ không hề đơn giản.
Trong nhiều phòng thí nghiệm, các nhà khoa học sử dụng các hóa chất độc hại như axit hydrochloric để tinh chế chitin, sau đó thêm nhiều hóa chất để biến chitin thành chitosan, nguyên liệu có thể được sử dụng để sản xuất nhựa. Mặc dù sạch hơn so với sản xuất nhựa từ các sản phẩm dầu mỏ, quá trình này tạo ra rất nhiều nước thải bị ô nhiễm không tốt cho môi trường.
Phòng thí nghiệm của Moore chuyên về hóa học xanh và đang thử một cách tiếp cận mới. Thay vì hòa tan vỏ cua trong axit, Moore trộn lớp vỏ nghiền nát với một loại bột khác, cần ít nước hơn và tạo ra chất thải ít hơn nhiều. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên Green Chemistry vào tháng 3 năm 2019.
“Khi nghĩ về hóa học, bạn thường nghĩ về việc trộn chất lỏng. Nhưng chúng tôi nhận ra rằng bạn có thể làm rất nhiều phản ứng hóa học tốt trong giai đoạn rắn”.
Tất nhiên, đây vẫn chỉ là khởi đầu. Moore phải kiểm tra để đảm bảo rằng loại nhựa mới này thực sự có thể phân huỷ trong môi trường tự nhiên. Cô cũng muốn mở rộng quy mô sản xuất, sẽ cần nhiều cua hơn. May mắn thay, không thiếu cua xanh và các Biên dịch nhà bảo tồn trên khắp Canada muốn chúng biến mất. Lô cua đầu tiên sẽ được chuyển đến McGill vào mùa xuân này. Cuối cùng, Moore hy vọng sẽ xây dựng một cơ sở nhỏ để nghiền nát cua tại chỗ, giúp việc vận chuyển số lượng cao trở lại phòng thí nghiệm của cô dễ dàng hơn.
Ở Kejimkujik, cua xanh đã làm suy giảm quần thể cỏ lươn (eelgrass) và ngao từ những năm 1980. Cỏ có vẻ như là một mục tiêu bảo tồn không quan trọng, nhưng hệ sinh thái cỏ biển là một trong những hệ sinh thái đa dạng nhất trên thế giới. Cỏ lươn giúp ổn định, di chuyển trầm tích của đáy đại dương và cung cấp oxy, môi trường sống cho nhiều sinh vật biển, bao gồm cả cá con. Chúng là nơi kiếm ăn quan trọng của nhiều loài chim di cư và cung cấp bề mặt cho tảo phát triển.
Không chỉ vậy, cua xanh còn phá hoại bất cứ nơi nào chúng đi qua. Quần thể của chúng bùng nổ, vượt trội hoặc sẽ ăn động vật không xương sống bản địa. Khi biến đổi khí hậu làm ấm vùng biển của chúng ta, các loài xâm lấn như cua xanh đang trở nên phổ biến hơn, xâm nhập vào nhiều hệ sinh thái hơn.
Điều này làm nghiêm trọng hơn cho một vấn đề nghiêm trọng khác: cứ sau một phút, chúng ta lại đổ một chiếc xe chở nhựa rác vào đại dương. Thứ nhựa đó bị vướng vào ruột của chim biển và rùa, quấn quanh cổ cá heo, hay khiến những đàn cá nghẹt thở. Hơn nữa, nhựa các hóa chất độc hại có thể gây độc cho nhiều sinh vật biển.
Nhựa sinh học từ lâu đã được quảng cáo là một giải pháp tiềm năng cho cuộc khủng hoảng này, nhưng phòng thí nghiệm Moore đưa khoa học tiến một bước gần hơn với thực tế, chứng minh rằng chúng ta có thể tạo ra nhựa theo cách sạch hơn, xanh hơn.
Tham khảo: Motherboard
Phát hiện ra "quả bom hẹn giờ" ẩn trong đất: chất hóa học công nghiệp có khả năng ảnh hưởng tới hệ miễn dịch và khả năng sinh sản trên người
80 năm về trước, lần đầu tiên hóa chất tổng hợp PFAS được thả vào môi trường và hiện chúng vẫn còn chảy trong mạch nước ngầm dưới chân chúng ta. Dựa theo bản báo cáo khoa học mới từ trường đại học Arizona, loại hóa chất này có tác động xấu đến sức khỏe và chúng đang ngày một thẩm thấu xuống mạch nước ngầm từ phần đất phía trên. Khoa học ngày càng để mắt tới những tác động lên sức khỏe mà những chất PFAS gây ra.
Theo lời của Bo Guo, mức độ nhiễm khuẩn được khai báo có thể chỉ là "bề nổi của tảng băng chìm" , vì đa số lượng hóa chất vẫn còn đọng trong đất. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, có tới gần 3.000 số hóa chất tổng hợp thuộc nhóm PFAS. Từ thập kỷ 1940, PFAS được sử dụng để đóng gói thức ăn, sản xuất vải chịu nước, các sản phẩm chống dính, hộp bánh pizza, sơn, bọt chữa cháy và nhiều ngành khác.
Loại hóa chất này không phân hủy trong môi trường hay trong cơ thể. Tại Hoa Kỳ, nhiều báo cáo khoa học cho thấy rằng các nguồn nước bị ô nhiễm bởi hóa chất PFAS đang ngày một nhiều việc phơi nhiễm PFAS sẽ sớm gây hậu quả tới sức khỏe.
Theo nghiên cứu , những bệnh có liên hệ tới loại chất hóa học này gồm có bệnh thận, bệnh tuyến giáp; chúng có khả năng ảnh hưởng tới hệ miễn dịch và khả năng sinh sản.
"Bởi vì PFAS có trong nhiều sản phẩm tiêu dùng và công nghiệp nên chúng có thể dễ dàng lẫn vào trong nước thải. Các nhà máy xử lý nước thải không được thiết kế để thanh lọc những loại hợp chất này, nên chúng sẽ còn đọng lại trong nước và được tái sử dụng. Ví dụ, lượng nước đó có thể dùng để tưới sân cỏ hoặc bơm tầng ngậm nước" , giáo sư Mark Brusseau nói. "PFAS có thể thấm vào bùn sinh học, loại bùn được dùng làm phân bón. Từ đó ta thấy, loại hóa chất này có thể xâm nhập vào môi trường từ nhiều nguồn vào nhiều khoảng thời gian khác nhau và liên tục" .
Để có thể hiểu được cách hóa chất thẩm thấu qua đới nông (phần đất ngăn cách mặt đất và mạch nước ngầm), các nhà khoa học ở trường đại học Arizona đã thiết kế một mô hình để mô phỏng lại quá trình vận chuyển và tồn trữ hóa chất trong đất.
Mô hình này cho thấy rằng phần lớn hóa chất PFAS bị giữ lại ở phần đất có nước và khí tiếp xúc với nhau. Điều này khiến cho tốc độ hóa chất thẩm thấu xuống mạch nước phía dưới chậm đi đáng kể. Các nhà khoa học còn phát hiện rằng tốc độ hóa chất di chuyển chậm hơn nhiều ở đất hạt thô so với đất hạt mịn.
"Điều này có nghĩa phần lớn hóa chất PFAS vẫn bị giữ lại trong đất, và chúng đang dần thẩm thấu xuống dưới giống như một quả bom hẹn giờ" , Guo nói.
Những lần quan sát trước cho thấy trước khi chạm đến mạch nước ngầm, hóa chất PFAS chảy rất chậm khi còn ở trong Biên dịch đất, nhưng không ai biết nguyên nhân của hiện tượng này. Mô hình trên đã chỉ ra lý do tốc độ thẩm thấu lại chậm đến vậy.
"Điều này cho chúng ta biết nên tập trung vào đâu trong quá trình lọc nước" , Guo nói. "Trước mắt, chúng ta cứ chú ý vào mạch nước ngầm, nhưng thay vào đó, có phải chúng ta nên tập trung vào đất? Dù sao hầu hết lượng PFAS nằm trong đất và sẽ ở lại đó trong một khoảng thời gian rất dài. Hay là chúng ta cứ khăng khăng thanh lọc mạch nước ngầm trong hàng thập kỷ và thế kỷ tới?"
Mô hình có tác dụng với bất kỳ loại hóa chất PFAS nào, song các nhà khoa học đã dùng PFOS (Perfluorooctane Sulfonate) để thử nghiệm. Chất này có trong bọt chữa cháy và là mối quan tâm chính cần phải giải quyết. "Một trong những mục tiêu của chúng tôi trong tương lai là xây các mô hình tương tự dựa trên những địa điểm khác nhau" , Brusseau nói. "Và chúng tôi mong rằng, thông tin nó mang lại sẽ hữu ích với các nhà hoạch định chính sách, cơ quan quản lý và các nhà tư vấn môi trường khi họ lên các kế hoạch đánh giá" .
Bản báo cáo khoa học liên quan đến vấn đề này vừa được xuất bản trên tờ
Water Resources Research.
Theo ScitechDaily
Đăng ký:
Bài đăng (Atom)