Nghiên cứu biểu hiện và đặc tính enzyme Lcp tái tổ hợp phân hủy cao su thiên nhiên

Nghiên cứu biểu hiện và đặc tính enzyme Lp-latex learning protein tái tổ hợp. Tìm hiểu sâu hơn về cấu trúc và ứng dụng tiềm năng của protein này.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thúy Ngân
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tiến Dương
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu biểu hiện và đặc tính của enzyme Lcp (Latex clearing protein) tái tổ hợp
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu Nghiên cứu enzyme Lcp tái tổ hợp phân hủy cao su

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và tiêu dùng gia tăng, lượng chất thải cao su thải ra môi trường ngày càng lớn, đặt ra thách thức về xử lý chất thải cao su hiệu quả và bền vững. Các phương pháp truyền thống như đốt và chôn lấp gây ra nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường. Do đó, nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong phân hủy cao su ngày càng được chú trọng. Nổi bật trong số đó là nghiên cứu về enzyme Lcp (Latex clearing protein), một enzyme quan trọng trong quá trình phân hủy cao su tự nhiên và cao su tổng hợp của vi sinh vật.

Bài viết này tập trung vào nghiên cứu enzyme Lcp tái tổ hợp, một hướng đi tiềm năng để nâng cao hiệu quả phân hủy cao su. Nghiên cứu bao gồm các khía cạnh như biểu hiện gen, xác định đặc tính, và ứng dụng tiềm năng của enzyme Lcp trong bioremediation. Tác giả Nguyễn Thị Thúy Ngân đã nghiên cứu sâu về enzyme Lcp có nguồn gốc từ Rhodococcus sp. E2 và Nocardia farcinica NBRC 15532, hai chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy cao su. Kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng lớn của enzyme Lcp tái tổ hợp trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm chất thải cao su.

1.1. Tổng quan về enzyme Lcp và vai trò phân hủy cao su

Enzyme Lcp đóng vai trò then chốt trong giai đoạn đầu của quá trình phân hủy cao su bởi vi sinh vật. Đây là một enzyme oxi hóa, xúc tác quá trình cắt mạch polyisoprene, thành phần chính của cao su, thành các oligomer nhỏ hơn. Gen mã hóa Lcp được tìm thấy chủ yếu ở các chủng vi khuẩn Gram dương như Streptomyces, Nocardia và Rhodococcus. Cấu trúc enzyme Lcp và cơ chế phân hủy cao su của nó đã được nghiên cứu rộng rãi, mở ra tiềm năng ứng dụng enzyme Lcp trong xử lý chất thải. Nghiên cứu của Đào Việt Linh và cộng sự (2017) cũng góp phần làm sáng tỏ vai trò của enzyme Lcp trong phân hủy cao su thiên nhiên.

1.2. Tại sao nghiên cứu enzyme Lcp tái tổ hợp lại quan trọng

Nghiên cứu enzyme Lcp tái tổ hợp mang lại nhiều lợi ích so với việc sử dụng enzyme tự nhiên. Kỹ thuật di truyền cho phép sản xuất enzyme Lcp với số lượng lớn và độ tinh khiết cao. Cải tiến enzyme Lcp thông qua protein engineering có thể tạo ra các enzyme có hoạt tính cao hơn, ổn định hơn và phù hợp hơn với các điều kiện xử lý chất thải cao su khác nhau. Hơn nữa, việc sử dụng enzyme tái tổ hợp giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào việc nuôi cấy và thu hoạch enzyme từ các chủng vi sinh vật tự nhiên, vốn tốn kém và khó kiểm soát. Nghiên cứu của Sebastian Hiessl và cộng sự (2014) đã chứng minh khả năng biểu hiện và hoạt tính của enzyme Lcp tái tổ hợp từ Gordonia polyisoprenivorans strain VH2.

II. Thách thức Ô nhiễm cao su Giải pháp enzyme Lcp tái tổ hợp

Sự gia tăng sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp đã dẫn đến một lượng lớn chất thải cao su thải ra môi trường. Chất thải cao su tồn tại lâu trong môi trường, gây ô nhiễm đất, nước và không khí. Các phương pháp xử lý chất thải cao su truyền thống như đốt và chôn lấp không hiệu quả và gây ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng. Đốt chất thải cao su tạo ra khí thải độc hại, góp phần vào hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm không khí. Chôn lấp chất thải cao su chiếm diện tích đất lớn và có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Do đó, cần có các giải pháp xử lý chất thải cao su hiệu quả và bền vững hơn. Enzyme Lcp tái tổ hợp nổi lên như một giải pháp tiềm năng, hứa hẹn khả năng phân hủy cao su một cách sinh học, an toàn và thân thiện với môi trường.

2.1. Tác động môi trường của việc xử lý chất thải cao su truyền thống

Các phương pháp truyền thống đối phó với chất thải cao su như đốt và chôn lấp mang đến nhiều rủi ro môi trường. Đốt phát thải các khí độc hại như dioxin, furan và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) vào khí quyển, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và chất lượng không khí. Chôn lấp chiếm dụng không gian đất đai lớn, và cao su có thể giải phóng các hóa chất độc hại vào đất và nước ngầm theo thời gian. Những hóa chất này có thể xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây ra những hậu quả khó lường đối với hệ sinh thái.

2.2. Ưu điểm của xử lý chất thải cao su bằng enzyme Lcp tái tổ hợp

Sử dụng enzyme Lcp tái tổ hợp mang lại một loạt các ưu điểm so với các phương pháp truyền thống. Quá trình phân hủy cao su bằng enzyme diễn ra trong điều kiện ôn hòa, không đòi hỏi nhiệt độ cao hay hóa chất độc hại, giúp giảm thiểu ô nhiễm. Các sản phẩm phân hủy của cao su có thể được tái sử dụng hoặc phân hủy sinh học hoàn toàn, tạo ra một chu trình khép kín và giảm thiểu lượng chất thải cần xử lý. Enzyme Lcp tái tổ hợp có thể được sản xuất với số lượng lớn và độ tinh khiết cao, đảm bảo hiệu quả và tính ổn định của quá trình phân hủy cao su.

III. Phương pháp Biểu hiện gen Lcp và xác định đặc tính enzyme

Nghiên cứu của Nguyễn Thị Thúy Ngân tập trung vào việc biểu hiện gen mã hóa enzyme Lcp từ Rhodococcus sp. E2 và Nocardia farcinica NBRC 15532 trong E. coli BL21(DE3). Quá trình này bao gồm tách dòng gen, biến nạp vào tế bào chủ, và cảm ứng biểu hiện protein. Sau khi thu nhận protein thô, enzyme Lcp được tinh sạch bằng sắc ký ái lực cột coban. Các phương pháp như SDS-PAGE và sắc ký lọc gel (GPC) được sử dụng để xác định kích thước, độ tinh khiết và khả năng phân hủy cao su của enzyme. Hoạt độ enzyme được đo bằng phương pháp đo nồng độ oxi tiêu thụ, và ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, pH và ion kim loại đến hoạt độ enzyme cũng được khảo sát.

3.1. Quy trình tách dòng biểu hiện và tinh sạch enzyme Lcp tái tổ hợp

Quy trình bắt đầu bằng việc tách chiết DNA từ Rhodococcus sp. farcinica NBRC 15532 và Rhodococcus sp. E2. Gen mã hóa Lcp sau đó được khuếch đại bằng PCR và gắn vào vector biểu hiện pColdI. Vector tái tổ hợp được biến nạp vào E. coli BL21(DE3). Sau khi nuôi cấy và cảm ứng bằng IPTG, tế bào E. coli sản xuất enzyme Lcp. Tế bào sau đó được phá vỡ bằng siêu âm, và enzyme Lcp được tinh sạch từ dịch tế bào thô bằng sắc ký ái lực dựa trên His-tag. Các bước này đảm bảo sản xuất enzyme Lcp với độ tinh khiết và hoạt tính cao.

3.2. Các phương pháp phân tích đặc tính enzyme Lcp SDS PAGE GPC

Để xác định đặc tính của enzyme Lcp, nhiều phương pháp phân tích đã được sử dụng. Điện di gel SDS-PAGE giúp xác định kích thước phân tử và độ tinh khiết của enzyme. Sắc ký lọc gel (GPC) được dùng để đánh giá khả năng phân hủy cao su của enzyme và xác định kích thước các sản phẩm phân hủy. Phương pháp đo nồng độ oxy tiêu thụ cho phép xác định hoạt độ enzyme và ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, pH và ion kim loại đến hoạt tính của enzyme.

IV. Kết quả Đặc tính khả năng phân hủy cao su của enzyme Lcp

Kết quả nghiên cứu cho thấy enzyme Lcp tái tổ hợp từ Rhodococcus sp. E2 và Nocardia farcinica NBRC 15532 được biểu hiện thành công trong E. coli BL21(DE3). Enzyme có kích thước khoảng 45 kDa và có khả năng phân hủy cao su tự nhiên thành các oligoisoprene chứa nhóm aldehyde hoặc ketone. Hoạt độ enzyme đạt tối ưu ở pH 7,5 và nhiệt độ 35°C. Một số ion kim loại như Zn2+, Mn2+, Fe3+, Cu2+ và Mg2+ ức chế hoạt động của enzyme. Những kết quả này cung cấp thông tin quan trọng về đặc tính và tiềm năng ứng dụng của enzyme Lcp tái tổ hợp trong xử lý chất thải cao su.

4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt độ enzyme Lcp tái tổ hợp

Nghiên cứu cho thấy hoạt động của enzyme Lcp bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ và pH. Hoạt độ enzyme tăng lên khi nhiệt độ tăng đến 35°C, sau đó giảm ở nhiệt độ cao hơn. pH tối ưu cho hoạt động của enzyme là 7,5. Những kết quả này chỉ ra rằng việc kiểm soát nhiệt độ và pH là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả phân hủy cao su của enzyme Lcp trong các ứng dụng thực tế.

4.2. Tác động của ion kim loại đến hoạt tính của enzyme Lcp

Nghiên cứu cũng cho thấy rằng một số ion kim loại ức chế hoạt động của enzyme Lcp. Zn2+, Mn2+, Fe3+, Cu2+ và Mg2+ đều làm giảm hoạt độ enzyme. Điều này có thể là do các ion kim loại này liên kết với trung tâm hoạt động của enzyme, làm thay đổi cấu trúc và giảm khả năng xúc tác của enzyme. Những kết quả này cần được xem xét khi thiết kế các hệ thống xử lý chất thải cao su sử dụng enzyme Lcp, để tránh sự có mặt của các ion kim loại ức chế.

V. Ứng dụng tiềm năng enzyme Lcp tái tổ hợp trong bioremediation

Với khả năng phân hủy cao su tự nhiên và cao su tổng hợp, enzyme Lcp tái tổ hợp có tiềm năng lớn trong bioremediation – sử dụng các hệ thống sinh học để xử lý ô nhiễm môi trường. Enzyme Lcp có thể được sử dụng để xử lý chất thải cao su tại các bãi rác, nhà máy sản xuất cao su, hoặc trong các hệ thống xử lý nước thải. Việc sử dụng enzyme Lcp trong bioremediation có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tái chế chất thải cao su, và tạo ra các sản phẩm có giá trị từ quá trình phân hủy cao su.

5.1. Ứng dụng enzyme Lcp để xử lý chất thải cao su tại bãi rác

Tại các bãi rác, chất thải cao su tích tụ lâu ngày gây ô nhiễm đất và nước. Việc phun enzyme Lcp lên chất thải cao su có thể giúp đẩy nhanh quá trình phân hủy cao su, giảm thiểu ô nhiễm và giảm thể tích chất thải cần xử lý. Các sản phẩm phân hủy có thể được tái sử dụng làm phân bón hoặc các vật liệu khác.

5.2. Sử dụng enzyme Lcp trong các nhà máy sản xuất cao su

Trong quá trình sản xuất cao su, một lượng lớn chất thải cao su được tạo ra. Enzyme Lcp có thể được sử dụng để xử lý chất thải này ngay tại nhà máy, giảm thiểu chi phí vận chuyển và xử lý, đồng thời giúp nhà máy tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường. Quá trình này có thể tạo ra các sản phẩm có giá trị như oligomers, có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.

VI. Kết luận Tiềm năng enzyme Lcp và hướng nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu về enzyme Lcp tái tổ hợp đã mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn trong xử lý chất thải cao su. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua để đưa enzyme Lcp vào ứng dụng thực tế. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc cải thiện hoạt tính và ổn định của enzyme, tối ưu hóa quy trình sản xuất enzyme, và phát triển các phương pháp ứng dụng enzyme hiệu quả và kinh tế. Với sự tiến bộ của công nghệ sinh học và kỹ thuật di truyền, enzyme Lcp có tiềm năng trở thành một công cụ quan trọng trong bioremediation, góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

6.1. Các hướng nghiên cứu cải thiện enzyme Lcp protein engineering

Protein engineering là một lĩnh vực đầy tiềm năng để cải tiến enzyme Lcp. Bằng cách thay đổi trình tự amino acid của enzyme, các nhà khoa học có thể tạo ra các enzyme có hoạt tính cao hơn, ổn định hơn, và chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt hơn. Các kỹ thuật như mutagenesis ngẫu nhiên và directed evolution có thể được sử dụng để tạo ra các biến thể enzyme Lcp với các đặc tính mong muốn.

6.2. Triển vọng và thách thức trong ứng dụng enzyme Lcp vào thực tiễn

Mặc dù enzyme Lcp có tiềm năng lớn, việc đưa enzyme vào ứng dụng thực tế vẫn còn nhiều thách thức. Chi phí sản xuất enzyme cần được giảm xuống để cạnh tranh với các phương pháp xử lý truyền thống. Các phương pháp ứng dụng enzyme hiệu quả và kinh tế cần được phát triển. Bên cạnh đó, cần có các quy định và chính sách hỗ trợ để khuyến khích việc sử dụng các công nghệ bioremediation thân thiện với môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Cao su thiên nhiên (NR) đã trở thành polyme có giá trị thương phẩm cao từ hàng trăm năm nay và trở thành vật liệu quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất găng tay, săm lốp. Bên cạnh những vai trò không thể thay thế của NR trong đời sống con người, một lượng lớn các sản phẩm cao su đã qua sử dụng được thải ra môi trường hằng năm đã gây các tác động xấu đến môi trường sinh thái. Những phương pháp xử lý truyền thống như hỏa thiêu hoặc chôn lấp thường gây ra các chất ô nhiễm thứ cấp. Do đó, những nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học vào xử lý chất thải cao su trong những năm gần đây được thực hiện nhiều hơn nhằm hướng đến một hệ sinh thái bền vững.

Nhánh nghiên cứu này không chỉ dừng lại ở những phát hiện về chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy cao su thiên nhiên mà còn đi sâu hơn nữa là các thông tin quan trọng về các enzyme thiết yếu tham gia vào con đường phân giải cao su của vi sinh vật. Trong đó, enzyme nhận được sự quan tâm của đông đảo các nhà khoa học là Lcp với vai trò là enzyme oxi hóa bước đầu trong con đường phân hủy NR. Đặc biệt khi có sự phát triển của các kĩ thuật sinh học phân tử, tiềm năng của Lcp tái tổ hợp có nguồn gốc từ nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau trong ứng dụng xử lý chất thải cao su thiên nhiên đã dần được làm sáng tỏ. Để đóng góp thêm vào hệ thống thông tin về Lcp như một lựa chọn ứng dụng trong tương lai, đề tài “Nghiên cứu biểu hiện và đặc tính c ủa enzyme Lcp (Latex clearing protein) tái t ổ hợp” đã được tiến hành.

Mục tiêu chính c ủa đề tài: - Thu nhận và xác định được một số đặc tính của enzyme tái tổ hợp Lcp từ N. farcinica NBRC 15532 và Rhodococcus sp. Nộ i dung c ủa đề tài: - Biểu hiện gen lcps từ Rhodococcus sp. farcinica NBRC 15532 trong E.

- Khảo sát một số đặc tính của enzyme LcpE2 và LcpNBRC15532.1 Tổng quan về cao su 1.1 Nguồn gốc của cao su thiên nhiên Trong 100 năm qua, cao su thiên nhiên (NR) đã được ứng dụng rộng rãi với hơn 100.000 loại sản phẩm do những đặc tính quan trọng như tính đàn hồi, chịu ma sát, chịu nén. Cao su thiên nhiên là loại vật liệu được sản xuất từ mủ cây cao su (Hevea brasiliensis) của họ Đại kích (Euphorbiaceae). NR lần đầu tiên được phát hiện và sử dụng vào thế kỷ 16 tại Nam Mỹ sau đó nó được đem gieo trồng tại Anh và phát triển mạnh tại khu vực châu Âu. Tuy nhiên cao su chỉ được sử dụng phổ biến khi quá trình lưu hóa được các nhà khoa học tìm ra vào năm 1839 [2].

Lúc này người ta đã biến mủ cao su dạng lỏng thành dạng khối với độ đàn hồi cao hơn. Ngày nay, cao su được trồng chủ yếu ở các nước châu Á như Thái Lan, Malaysia, Việt Nam, Philipin, Ấn Độ và Trung Quốc. Theo thống kê của Hiệp hội Các nước Sản xuất Cao su tự nhiên (ANRPC), sản lượng NR trên thế giới đạt 13,80 triệu tấn vào năm 2019. Sản lượng dự kiến sẽ tăng 2,7% lên 14,177 triệu tấn vào năm 2020 [3].2 Đặc tính cao su thiên nhiên Mủ cao su thiên nhiên là dạng nhũ tương bao gồm 3 đơn vị trans-isoprene ở một đầu của phân tử, tiếp theo là vài trăm đến vài nghìn đơn vị cis-isoprene [4].

Bên cạnh 25-35% (wt/wt) polyisoprene, mủ cao su còn chứa 1-1,8% (wt/wt) protein; 1-2% (wt/wt) carbohydrates; 0,4-1,1% (wt/wt) chất béo trung tính; 0,5- 0,6% (wt/wt) chất béo phân cực; 0,4-0,6% (wt/wt) chất vô cơ; 0,4% (wt/wt) amino acids, amides, .1 Công thức hóa học đơn phân isoprene của cao su [2] 11 Polyme tạo thành được bao phủ bới một lớp protein và lipit, có đường kính từ 3 đến 5 μm. Lớp này ngăn cách các phân tử cao su kỵ nước với môi trường ưa nước. Bởi vì một số loại protein có khả năng gây dị ứng nên công nghệ loại bỏ protein đã được phát triển và tạo ra các sản phẩm cao su tách protein (DPNR).2 Cấu trúc mạng lưới cao su thiên nhiên [8] Theo mô phỏng trong hình 1.2, các kết nối chuỗi khác nhau dẫn đến sự hình thành của cấu trúc mạng nhánh, hình sao và mạng, được gọi là “mạng tự nhiên”. Cấu trúc vi mô độc đáo này mang lại các đặc tính cơ học của cao su tự nhiên, bao gồm khả năng phục hồi, đàn hồi, độ bền kéo, chống mài mòn và va đập, phân tán nhiệt hiệu quả và dễ uốn ở nhiệt độ thấp mà cao su tổng hợp không thể sánh được [9].

Polyisoprene tổng hợp có thể được sản xuất với các tính chất vật lý tương tự như cao su tự nhiên với độ tinh khiết từ 98-99%. Tuy nhiên, độ ổn định ứng suất, khả năng xử lý và các thông số khác của polyisoprene tổng hợp vẫn kém hơn so với cao su tự nhiên [10]. Trên thực tế, cao su isoprene tổng hợp được sản xuất thông qua quá trình trùng hợp hóa học của isoprene, thu được từ phần naphtha của dầu mỏ. Cho đến nay, các loại cao su tổng hợp khác nhau là cao su styren-butadien (SBR), acrylonitrile-butadien đồng polyme (NBR latex), ethylene-vinyl clorua đồng polyme (EVCL), polybutadiene, polychloroprene [11].3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ cao su tại Việt Nam Ở Việt Nam, cây cao su được trồng từ năm 1897.

Đến nay, diện tích tr ồ ng cây cao su được mở rộng và được trồng trên khắp cả nước [12]. Diện tích, sản lượng và năng suất cây cao su không ngừng tăng từ 2010 đến 2014 và được duy trì ổn định. Cho đến ngày nay Việt Nam đã giữ mức năng suất bình quân 1,6 – 1,7 tấn/ha/năm trong 9 năm liên tục kể từ 2009, đây là mức cao nhất tại khu vực châu Á và thứ hai trên thế giới trong những năm gần đây. Năm 2013, Việt Nam đã vươn lên đứng thứ ba về sản lượng cao su thiên nhiên.

Năm 2017, Việt Nam tiếp tục duy trì vị trí này với sản lượng 1.500 tấn trên diện tích 969.700 ha và xuất khẩu 1.000 tấn đến hơn 80 thị trường, chiếm khoảng 12% thị phần thế giới, chỉ sau Thái Lan (38%) và Indonesia (27%) [13]. Bảng 1: Diện tích, sản lượng và năng suất cây cao su tại Việt Nam [14] Năm Tổng di ện tích DT thu ho ạch Sản lượng Năng suất (ha) (ha) (tấn) (kg/ha/năm) 2010 747.664 Giá trị đóng góp vào tổng kim ngạch xuất khẩu của ngành cao su không chỉ từ nguồn nguyên liệu cao su thiên nhiên, mà còn từ các sản phẩm cao su và sản phẩm gỗ cao su của ngành công nghiệp chế biến, đã đạt 4,847 tỷ USD năm 2016, đóng góp 2,7% vào tổng kim ngạch xuất khẩu của cả nước và vượt mức 5 tỷ USD trong năm 2017 [14]. Bên cạnh những lợi ích mà cao su mang lại, nó cũng gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Theo ước tính, mỗi 13 năm nước ta thải ra khoảng 400.000 tấn cao su phế liệu (tương đương với 30.000 tấn/tháng) [15] .2 Các phương pháp xử lý chất thải cao su thiên nhiên Thông thường, các sản phẩm cao su có tuổi thọ cao và cần một thời gian rất dài để phân hủy tự nhiên do thành phần phức tạp của chúng, bao gồm lưu huỳnh và chất chống oxy hóa [16].

Hiện nay, trên thế giới, các phương pháp xử lý chất thải NR chủ yếu là nhiệt phân, chôn lấp và ứng dụng công nghệ sinh học.1 Phương pháp nhiệt phân Nhiệt phân là một phương pháp quản lý chất thải phổ biến đã được sử dụng để xử lý chất thải cao su bị ô nhiễm. Quá trình nhiệt phân lốp xe cao su phế thải xuất hiện tại nhà máy Waste Gen (Anh) vào năm 1989 và nhà máy tại Hamburg (Đức) vào năm 2002. Sau đó quá trính nhiệt phân lốp xe cao su phế thải xuất hiện ở nhiều nước như Thụy Sỹ, Mỹ, Nga, Ucraina, Ấn Độ và nhiều nước khác. Phương pháp này thường được lựa chọn do có thể loại bỏ chất thải hiệu quả và tiết kiệm thời gian.

Song, một trong những nhược điểm của nó là yêu cầu nhiệt độ cao (ít nhất 850 °C) để chuyển vật liệu thải thành tro, khí và nhiệt. Ngoài ra, nó thải ra một lượng lớn carbon dioxide và các khí độc khác, các hợp chất lưu huỳnh, hydrocacbon và ôxít cacbon và nitơ, do đó sẽ gây ô nhiễm môi trường và dẫn đến sự nóng lên toàn cầu [17]. Các chất ô nhiễm có thể được thu hồi khi sử dụng lò đốt có kiểm soát. Tuy nhiên, đây không phải là một quá trình đơn giản.

Thiết kế phức tạp của lò đốt được yêu cầu để kiểm soát lượng khí thải và cần được trang bị máy lọc để loại bỏ các chất gây ô nhiễm như clo. Khí thải clo thường đến từ việc đốt các sản phẩm cao su phế thải và phế liệu có chứa polyme cloropren. Bên cạnh đó, người ta đã báo cáo rằng gần như tất cả các loại cao su khác nhau đều có chứa các chất lỏng như muội than, đất sét, cacbonat canxi hoặc các hợp chất silica ngậm nước. Khi đốt, chúng tạo ra tro, có thể chứa kim loại nặng.

Điều này ngụ ý rằng đốt cao su phế liệu không phải là một lựa chọn tốt để xử lý chất thải cao su [18].2 Phương pháp chôn lấp Săm, lốp, gang tay, các vật dụng y tế và các loại rác thải cao su tương tự lẫn trong rác thải sinh hoạt từ các hộ gia đình sẽ được chuyên chở tới các bãi rác đã được xây dựng trước để tiến hành chôn lấp. Công nghệ này tuy đơn giản, chi 14 phí xử lý thấp nhưng thời gian phân hủy trong đất chậm (phân hủy hoàn toàn mất khoảng 50-80 năm) do đó đòi hỏi diện tích s ử dụng đất lớn nên chiếm nhiều đất đai trồng trọt. Mặt khác, việc đổ lốp xe và các chất thải cao su rắn khác ra ngoài trời tạo điều kiện thích hợp cho sự sinh sản của các loài côn trùng và động vật gặm nhấm không mong muốn, có thể dẫn đến các bệnh đặc hữu khác nhau. Người ta ước tính rằng vào năm 2011 trong tổng số lốp xe phế thải được tạo ra trên toàn cầu, chỉ 5% được xuất khẩu để chế biến tiếp, 7% được tái chế tại chỗ và 11% được đốt để làm nhiên liệu, trong khi 77% còn lại mỗi năm được đổ bất hợ p pháp, tích lũy hoặc bị loại bỏ trong đất [19].

Hơn nữa, do mực nước biển dâng cao và diện tích đất toàn cầu ngày càng giảm, nên chôn lấp không phải là phương pháp phù hợp.3 Phân hủy cao su bằng phương pháp sinh học 1.