3 giai đoạn chính trong quá trình phân hủy sinh học

Quá trình phân hủy sinh học được chia thành 3 giai đoạn chính. 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.

1. Cơ chế của phân hủy sinh học

Quá trình phân huỷ sinh học thường được chia thành 3 giai đoạn chính là: phản xạ sinh học, phản ứng sinh học và đồng hoá.

1.1. Phản xạ sinh học

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.

1.2. Phản ứng sinh học (phản ứng phân rã của polyme)

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.

1.3. 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.

2. Yếu tổ ảnh hướng đến tốc độ và quá trình phân hủy sinh học

Tốc độ của quá trình phân huỷ sinh học sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố phi sinh học ngoài môi trường như:

2.1. Ánh sáng

Ánh sáng mặt trời mang một nguồn năng lượng lớn, giúp rút ngắn thời gian phá huỷ cấu trúc của các vật liệu. Từ đó, khiến quá trình phân huỷ sinh học của vật liệu sẽ diễn ra nhanh hơn.

Ánh sáng cũng là yếu tố rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Nếu được chiếu sáng với cường độ hợp lý các vi sinh vật sẽ sinh sản mạnh dẫn đến việc “tiêu thụ” và làm giảm khối lượng của vật liệu cần phân huỷ một cách nhanh chóng.

2.2. Nước

Nước là dung môi để thuỷ phân một số vật liệu, tạo ra độ ẩm cần thiết để các vi sinh vật có thể tồn tại và sinh trưởng được. Chính vì vậy, đây cũng là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ của phản ứng sinh học.

Vi sinh vật như nấm, và vi khuẩn thường sinh sôi và phát triển mạnh vào mùa mưa, trong khí đó mùa khô chúng thường bị chết hoặc không sinh sản được. Do đó để tăng tốc độ của phản ứng phân rã polyme trong quá trình phân huỷ sinh học cần phải thêm lượng nước hợp lý khi ủ vật liệu.

2.3. Oxy

Oxy là yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật. Có những vi sinh vật chỉ sinh trưởng được trong môi trường có oxy (ví dụ như nấm) và ngược lại, có những vi sinh vật chỉ sinh trưởng được trong môi trường không có oxy hoặc có rất ít oxy.

Vì vậy, nếu muốn tăng hoặc giảm tốc độ của quá trình phân huỷ sinh học thì chỉ cần tăng giảm nồng độ oxy sao cho phù hợp.

2.4. Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xuống cấp của vật liệu (phản xạ sinh học) và tốc độ của phản ứng phân rã polyme.

• Với phản xạ sinh học: Nhiệt độ càng cao sự xuống cấp càng diễn ra nhanh.
• Với phản ứng phân rã polyme: Nhiệt độ cao khiến vi sinh vật sinh sôi tốt hơn, còn nếu nhiệt độ quá thấp thì sẽ kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật, khiến cho tốc độ phản ứng chậm lại. Để tốc độ của quá trình phân hủy sinh học diễn ra theo ý muốn, cần phải điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với vi sinh vật.

2.5. Tính khả dụng sinh học

Khả dụng sinh học là khả năng mà các chất khác nhau trong môi trường có thể xâm nhập vào các sinh vật sống. Trong quá trình phân huỷ sinh học, tính khả dụng được thể hiện ở mức độ các chất tạo ra sau phản ứng phân rã polyme được hấp thụ vào trong tế bào của vi sinh vật.

Nếu khả năng hấp thụ các chất của vi sinh vật lớn, thì lượng chất thải tồn tại trong môi trường bên ngoài sẽ ít đi và ngược lại. Thêm nữa, quá trình phân huỷ sinh học cũng sẽ kết thúc sớm hơn.

Xem thêm:

• Nhựa phân hủy như thế nào?
• Thời gian phân hủy của nhựa thực sự mất bao lâu?

3. Thời gian cho quá trình phân hủy sinh học

Trong thực tế, tất cả các rác thải đều phải trải qua quá trình phân hủy sinh học. Tuy nhiên, mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ có thời gian phân huỷ sinh học khác nhau. Có những sản phẩm chỉ cần 2 – 4 tuần là phân huỷ hết. Nhưng cũng có loại phải mất hàng nghìn, hàng triệu năm, thậm chí là “vô định” vì không một ai có thể kiểm chứng được.

Và trong số các loại rác thải, rác thải có nguồn gốc sinh học sẽ trải qua quá trình phân huỷ sinh học nhanh hơn. Một ví dụ điển hình để minh chứng rõ nhất cho vấn đề này chính là thời gian phân huỷ của sản phẩm sinh học phân hủy hoàn toàn AnEco như túi, ống hút, dao, thìa, dĩa, găng tay…

Các sản phẩm sinh học phân hủy hoàn toàn AnEco được làm từ vật liệu sinh học hoàn toàn có nguồn gốc từ tinh bột ngô, và các vật liệu phân hủy sinh học hoàn toàn khác được nhập khẩu từ Châu Âu.

Nên sau khi không sử dụng nữa, nếu được ủ trong môi trường tại nhà hoặc ủ công nghiệp (có đầy đủ ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, vi sinh vật…) thì sản phẩm sẽ bị phân huỷ nhanh chóng thành CO2, nước và mùn chỉ trong thời gian 6 – 12 tháng. So với thời gian phân huỷ của các ống hút nhựa truyền thống là từ 200 – 500 năm thì ngắn hơn rất nhiều.

Sản phẩm sinh học phân hủy hoàn toàn của AnEco có thời gian phân huỷ sinh học rất ngắn, chỉ từ 6 tháng – 1 năm

Để thấy rõ hơn sự ưu việt trong thời gian phân huỷ của các sản phẩm sinh học, bạn cũng có thể theo dõi bảng thời gian phân huỷ của một số loại rác thải dưới đây:

Thời gian phân huỷ sinh học của một số rác thải trong môi trường đại dương:

Loại rác thải Thời gian phân hủy sinh học Khăn giấy 2 – 4 tuần Báo, giấy 6 tuần Lõi táo 2 tháng Găng tay bông 1 – 5 tháng Găng tay len 1 năm Túi nhựa 10 – 20 năm Lon thiếc 50 năm Tã dùng một lần 50 – 100 năm Chai nhựa 100 năm Lon nhôm 200 năm Chai thủy tinh Không xác định

Thời gian phân huỷ của một số rác thải trong môi trường đất:

Loại rác thải Thời gian phân hủy sinh học Rau 5 ngày – 1 tháng Giấy 2 – 5 tháng Áo cotton 6 tháng Hộp giấy tráng nhựa 5 năm Vải nilon 30 – 40 năm Cốc xốp 500 năm – vô hạn Túi nhựa 500 năm – vô hạn

Từ hai bảng trên có thể thấy rằng rác thải có nguồn gốc từ nhựa thường có thời gian phân huỷ rất lâu. Trong khi đó, lượng tiêu thụ các sản phẩm làm từ nhựa lại không ngừng tăng cao qua mỗi năm. Điều này khiến cho môi trường bị ô nhiễm rất nặng nề hơn.

Hiện nay, quá trình phân huỷ sinh học chính là nền tảng để nhiều đơn vị nghiên cứu và sản xuất ra các sản phẩm sinh học có khả năng phân huỷ trong thời gian ngắn, giúp bảo vệ môi trường và bảo vệ sự sống trên trái đất.

Tự hào là nhãn hiệu chuyên cung cấp các sản phẩm sinh học an toàn, thân thiện với môi trường, nhãn hàng AnEco đã mang đến cho người tiêu dùng rất nhiều các sản phẩm sinh học “xanh” như: túi, dao, thìa, dĩa, ống hút nhằm đáp mọi nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống.

Nguồn: Aneco

GIỚI THIỆU

GIẢI THƯỞNG BAO BÌ VIỆT NAM 2022

Với mong muốn biểu dương các bao bì xuất sắc nhằm góp phần đề cao, tôn vinh vai trò của công nghiệp bao bì trong nền kinh tế Việt Nam và khuyến khích ý tưởng sáng tạo bao bì hữu dụng, thân thiện với môi trường;

Năm 2022 Hiệp hội Bao bì Việt Nam triển khai tổ chức lần đầu tiên “Giải thưởng Bao bì Việt Nam”. Giải thưởng này sẽ được tổ chức hàng năm.

Theo kế hoạch, “Lễ trao Giải thưởng Bao bì Việt Nam 2022” sẽ được công bố vào ngày 11/11/2022 tại TP. Hồ Chí Minh.

Xem chi tiết >>