Các nguyên tắc cơ bản chế tạo thủy tinh hầu như không thay đổi trong hàng nghìn năm. Thạch anh nghiền tự nhiên là thành phần sớm nhất của các nhà sản xuất thủy tinh, nhưng ngày nay cát, tro soda và đá vôi được sử dụng thay thế. Những vật liệu thủy tinh được sản xuất hàng loạt không thể phân hủy được.

 Thủy tinh sinh học. Ảnh minh họa Popular Science

Với lượng thủy tinh xung quanh chúng ta và được sản xuất hàng năm, đây là một vấn đề rất lớn đối với môi trường. Các nhà nghiên cứu gần đây bắt đầu phát triển một dạng thủy tinh bền vững, thân thiện với môi trường mới, cho một số kết quả rất hứa hẹn.

Mặc dù thủy tinh được tái chế rộng rãi và có thể được tái chế vô thời hạn, nhưng phần lớn thủy tinh bị đưa vào bãi rác khi các nhà tái chế cảm thấy quá khó khăn hoặc tốn kém để tách vật liệu này ra khỏi những vật liệu đi cùng khác.

Theo Recycle Across America, “Hơn 28 tỷ chai lọ thủy tinh bị đưa vào bãi chôn lấp mỗi năm, tương đương với việc lấp đầy hai Tòa nhà Empire State 3 tuần một lần.”

Để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường kính, nhóm nghiên cứu do GS Yan Xuehai từ Viện Kỹ thuật Quy trình (IPE) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu phát triển một dòng thủy tinh thân thiện với môi trường có nguồn gốc sinh học được chế tạo từ axit amin hoặc peptide có nguồn gốc sinh học.

Thủy tinh truyền thống như thủy tinh vô cơ thương mại và thủy tinh hữu cơ poly (metyl metacryit) (PMMA) không tương thích về sinh học và không dễ bị phân hủy trong tự nhiên. Sự phát triển của thủy tinh có thể phân hủy sinh học và tái chế sinh học được khẳng định ​​sẽ có tác động tối thiểu đến môi trường.

Nhưng quy trình sản xuất thủy tinh có nguồn gốc sinh học thân thiện với môi trường rất khó khăn vì các phân tử sinh học có tính ổn định nhiệt kém và dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao, thường được sử dụng trong sản xuất thủy tinh.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học Trung Quốc sử dụng axit amin và peptit đã biến đổi hóa học để chế tạo thủy tinh phân tử sinh học, có khả năng phân hủy sinh học và tái chế sinh học thông qua quy trình “làm nóng làm nguội” cổ điển.

Các nhà nghiên cứu đã theo dõi khả năng tạo thủy tinh, các thông số nhiệt động và động học liên quan đến quá trình chuyển hóa thủy tinh của vật liệu, như hiệu suất của thủy tinh trong phòng thí nghiệm và ngoài thực tế.

Thủy tinh phân tử sinh học thu được cho thấy sự kết hợp độc đáo giữa những đặc tính chức năng thông thường của kính và những tính chất thân thiện môi trường. Những tính chất này bao gồm cả “các đặc tính quang học và tính chất cơ học tuyệt vời”.

GS Xuehai cho biết: “Khái niệm về thủy tinh phân tử sinh học, ngoài kính hoặc nhựa được sử dụng thương mại có thể tạo nền tảng cho một công nghệ sống xanh cho một tương lai bền vững. Tuy nhiên, thủy tinh phân tử sinh học hiện đang ở giai đoạn phòng thí nghiệm và có lẽ cần có thời gian dài để thương mại hóa trên quy mô thị trường.”

Nhóm nghiên cứu tại IPE đã tạo ra một loại kính mới, màu xanh lá cây có thể là thúc đẩy rất cần thiết cho những nhà nghiên cứu khác đang tìm giải pháp đạt được các mục tiêu tương tự. Nhu cầu về thủy tinh, mặc dù có nhiều vấn đề sẽ không thể không giải quyết khi thế giới tiếp tục nỗ lực hướng tới một tương lai bền vững. Ví dụ như vấn đề pin điện mặt trời, đang sử dụng một lượng lớn thủy tinh để sản xuất. Những biến thể phân hủy sinh học thủy tinh, mầu sắc và thời gian bền vững, tác động môi trường vẫn cần những công nghệ đột phá mới, nhưng kết quả đạt được cho thấy một tương lai bền vững, khi thủy tinh cũng như những vật liệu khác, có thể bị phân hủy dễ dàng và không gây ô nhiễm.