1. Phân hủy sinh học là gì?
- Phân huỷ sinh học là quá trình phân hủy các chất hữu cơ, dưới sự tác động của các vi sinh vật phân huỷ như nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn tạo ra khí CO2, Methane, nước và sinh khối… Trong đời sống hàng ngày, quá trình phân huỷ sinh học có ý nghĩa rất quan trọng để làm giảm chất thải ra môi trường, góp phần bảo vệ môi trường xanh – sạch – đẹp hơn.
- Trên thực tế, các rác thải đều phải trải qua quá trình phân huỷ sinh học. Tuy vậy, vật liệu của rác thải sẽ phản ánh về thời gian, tốc độ phân huỷ cũng như mức độ ảnh hưởng tới môi trường như thế nào.
- Theo đó, có những sản phẩm sau khi sử dụng chỉ mất từ 2 đến 4 tuần đã phân huỷ hoàn toàn mà không gây hại đến tài nguyên đất và nước. Những vật liệu này được làm từ vật liệu có khả năng tự huỷ sinh học và thân thiện với môi trường sống. Ngược lại, nhiều sản phẩm phải mất đến hàng chục hay hàng triệu năm để phân huỷ hết, thậm chí có những đồ vật không thể xác minh thời gian phân huỷ, chẳng hạn túi nilon, ống hút nhựa,...
2. Quá trình phân hủy sinh học
* Phản xạ sinh học
- Vợi sự tác động của các yếu tố phi môi trường, bề mặt chai nhựa dần bị phá huỷ
- Phản xạ sinh học là sự xuống cấp ở bề mặt làm thay đổi các tính chất vật lý, hoá học và cơ học của vật liệu. Phản xạ sinh học xảy ra khi vật liệu tiếp xúc với các yếu tố phi sinh học ngoài môi trường như: sự nén cơ học, ánh sáng, nhiệt độ và hoá chất…
- Chính những yếu tố này sẽ làm cho cấu trúc của vật liệu bị suy yếu và xuống cấp. Mức độ xuống cấp của vật liệu sẽ phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc với các yếu tố phi sinh học. Thời gian tiếp xúc càng dài thì sự xuống cấp càng trầm trọng.
- Mặc dù phản xạ sinh học là giai đoạn đầu tiên của quá trình phân huỷ sinh học. Tuy nhiên trong một số trường hợp, phản xạ sinh học có thể xảy ra song song với phản ứng sinh học.
* Phản ứng sinh học (phản ứng phân rã của polyme)
- Quá trình phân huỷ sinh học của túi ni lông tạo ra CO2, nước và các phân tử sinh học tự nhiên. Phản ứng sinh học hay còn gọi là phản ứng phân rã của polyme là quá trình phân ly. Trong đó các liên kết của polyme bị phân cắt thành các đơn phân tử (monome) hoặc các đa phân tử tương tự nhưng có khối lượng thấp hơn (oligome) khi tương tác với enzyme từ vi sinh vật.
- Phản ứng sinh học xảy ra khi có sự tác động của vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí.
- Điểm giống nhau của hai loại phản ứng này là kết thúc quá trình phân huỷ đều tạo ra: CO2, nước và sinh khối (vi sinh vật). Tuy nhiên, điểm khác biệt lại được thể hiện ở chỗ:
- Phản ứng sinh học hiếu khí: Là sự phân huỷ của vật liệu bởi vi khuẩn trong môi trường giàu oxy. Phản ứng này có tốc độ nhanh hơn, không tạo ra khí metan, nhưng hiệu quả làm giảm khối lượng vật liệu không cao bằng.
- Phản ứng sinh học kỵ khí: Là sự phân hủy của vật liệu bởi vi khuẩn trong môi trường ít hoặc không có oxy. Phản ứng này xảy ra chậm hơn, trong quá trình phát sinh thêm khí metan, hiệu quả cao hơn. Các công nghệ phân huỷ kỵ khí thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý chất thải và tái tạo năng lượng.
* Đồng hóa
- Đồng hoá là quá trình tích hợp các sản phẩm thu được từ phản ứng sinh học vào các tế bào vi sinh vật. Đồng hoá thường xảy ra sau khi phản ứng sinh học kết thúc.
- Một số sản phẩm từ phản ứng phân huỷ sẽ được vận chuyển dễ dàng trong tế bào bởi các chất mang màng. Nhưng cũng có những chất phải trải qua quá trình biến đổi sinh học mới có thể vận chuyển được.
- Khi ở trong tế bào, các sản phẩm đi vào con đường dị hoá dẫn đến việc sản xuất ra năng lượng ATP (adenosine triphosphate) hoặc các yếu tố của cấu trúc tế bào.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy sinh học
Các sản phẩm sau khi đã qua sử dụng, bạn có thể tự thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học của chúng diễn ra nhanh hơn. Bởi vì tốc độ quá trình phân hủy còn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố phi sinh học ngoài môi trường như:
- Ánh sáng
+ Ánh sáng mặt trời mang một nguồn năng lượng lớn, là yếu tố quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, làm rút ngắn thời gian phá huỷ cấu trúc của các vật liệu. Điều đó, khiến quá trình phân huỷ sinh học của vật liệu sẽ được diễn ra nhanh hơn. Nếu được chiếu sáng với cường độ ánh sáng hợp lý, các vi sinh vật sẽ sinh sản mạnh và nhiều hơn dẫn đến việc tăng khả năng “tiêu thụ”. Và đồng thời cũng làm giảm khối lượng của vật liệu cần phân huỷ, quá trình phân hủy sinh học sẽ được diễn ra một cách nhanh chóng.
- Nhiệt độ
+ Nhiệt độ là một yếu tố có ảnh hưởng lớn đến tốc độ xuống cấp của vật liệu (phản xạ sinh học) và tốc độ của phản ứng sinh học (phản ứng phân rã polyme).
+ Đối với phản xạ sinh học thì khi nhiệt độ càng cao thì sự xuống cấp vật liệu càng diễn ra nhanh hơn. Còn với cơ chế phản ứng sinh học, nhiệt độ càng cao (trên 40 độ C) sẽ khiến vi sinh vật sinh sôi tốt hơn, nhiệt độ quá thấp (dưới 0 độ C) sẽ kìm hãm sự sinh trưởng của các vi sinh vật, làm cho tốc độ phản ứng chậm lại. Để tốc độ của quá trình phân hủy sinh học được diễn ra theo ý muốn, bạn cần phải điều chỉnh nhiệt độ thích hợp với vi sinh vật.
- Nước
+ Theo chuyên gia, nước là dung môi để thuỷ phân một số vật liệu, cũng là yếu tố tạo ra độ ẩm cần thiết để các vi sinh vật có thể tồn tại và sinh trưởng được. Chính bởi vậy, đây cũng là yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ phản ứng sinh học của vật liệu.
+ Vào mùa mưa, nhiệt độ ẩm, môi trường ẩm ướt có nhiều nước các vi sinh vật như nấm và vi khuẩn thường sinh sôi và phát triển mạnh, nhưng vào mùa khô chúng thường bị chết hoặc không sinh sản được. Để tăng tốc độ của phản ứng phân hủy sinh học diễn ra nhanh hơn thì bạn cần phải thêm lượng nước hợp lý khi ủ các vật liệu.
- Oxy
+ Cũng giống như ánh sáng, nước và nhiệt độ thì oxy cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật. Có những vi sinh vật chỉ có thể sinh trưởng trong môi trường giàu oxy như nấm và ngược lại cũng có những vi sinh vật phát triển trong môi trường không có oxy hoặc có rất ít oxy. Thế nên, nếu muốn tăng hay giảm tốc độ phân hủy sinh học bạn cũng chỉ cần tăng giảm nồng độ oxy thích hợp.
4. Ý nghĩa của phân hủy sinh học
+ Hiện nay, phân hủy sinh học được ứng dụng vào mục đích xử lý môi trường, là nền tảng để sản xuất các sản phẩm phân hủy sinh học trong thời gian ngắn, giúp giảm thiểu rác thải và bảo vệ môi trường.
+ Vì vậy, không khó để bạn tìm thấy những sản phẩm làm từ vật liệu dễ phân hủy để góp phần bảo vệ môi trường. Cụ thể như:
Giấy: Được sản xuất từ nguyên liệu tự nhiên hoặc không phải gỗ, các sản phẩm giấy như ly, tách, đĩa, hộp giấy, túi giấy … có thể tự hủy nhanh chóng trong 2-6 tháng và đang được sử dụng rộng rãi. rộng rãi trong cuộc sống.
+ Nhựa nguyên sinh: Hộp nhựa, bát nhựa hay khay nhựa… được làm từ nhựa tái sinh. Điều này vừa bảo vệ sức khỏe khi sử dụng vừa hạn chế rác thải gây ô nhiễm môi trường.
+ Nhựa phân hủy sinh học: Nếu với nhựa thông thường thì thời gian phân hủy từ hàng trăm đến hàng nghìn năm. Thì các loại bao bì tự hủy như túi đựng rác tự hủy, găng tay sinh học… được làm từ nguyên liệu hữu cơ, có thành phần tự nhiên nên có khả năng phân hủy nhanh chóng. Nhựa phân hủy sinh học chỉ mất từ 2-12 tháng mà không gây ô nhiễm môi trường đất và nước.
+ Các vật liệu khác như tre, gỗ, cát sa mạc… cũng là những vật liệu thân thiện với môi trường vừa an toàn cho sức khỏe vừa có tuổi thọ cao.