Vi khuẩn biến CO2 thành xăng

Phương pháp giải quyết khí nhà kính đặc biệt là CO2, không phải là chưa được biết đến. Tuy nhiên, có lẽ sẽ còn tốt hơn nếu chúng ta có thể biến lượng khí nhà kính khổng lồ đang hủy hoại Trái Đất thành những thứ có ích hơn cho con người.

1. Vi khuẩn biến CO2 thành Xăng

Những con vi khuẩn R-eutropha có thể chuyển hóa carbon thành xăng sinh học. Ảnh minh họa.

Mới đây, các nhà khoa học tại Học viện Công nghệ Massachussets (MIT) của Mỹ đã thành công trong việc biến đổi gene của loài vi khuẩn Ralstonia Eutropha để chúng có thể chuyển hóa carbon thành isobutanol.

Isobutanol là thứ chất dung môi có thể trộn lẫn để sử dụng cùng với xăng hay thậm chí là có thể dùng thứ chất này để thay thế cho xăng xe. Các nhà khoa học hi vọng khi đề án nghiên cứu của họ hoàn thành, những con vi khuẩn R-eutropha qua biến đổi gene có thể giúp giảm thiểu lượng khí nhà kính trong môi trường cũng như giảm bớt sự phụ thuộc của chúng ta vào nguồn nhiên liệu hóa thạch đang sắp bị cạn kiệt.

Ban đầu, trước khi bị thay đổi, nguồn thức ăn của R-eutropha là carbon. Khi nguồn thức ăn xung quanh môi trường sống của chúng trở nên khan hiếm, R-eutropha tổng hợp một loại chất polyme để lưu giữ và bòn rút nốt từng chút carbon đã từng đi qua bộ máy tiêu hóa của chúng.

Sau khi loại bỏ cũng như thêm vào một vài gen cho những con vi khuẩn này, cộng với việc phức hợp một số phản ứng tổng hợp trong R-eutropha, các nhà nghiên cứu tại MIT đã thay thế được loại polyme chúng sản sinh ra thành isobutanol.

Không giống như các sản phẩm cồn hay các chế phẩm xăng sinh học khác, isobutanol có thể được sử dụng trực tiếp trên động cơ mà không cần qua thanh lọc.

Thực chất, đây không phải lần đầu tiên khoa học sử dụng vi khuẩn để chế tạo các loại xăng sinh học thay thế cho xăng hóa thạch. Tuy nhiên, ở các loài vi khuẩn tạo xăng trước đây, số vi khuẩn sử dụng để chế tạo xăng phải chết đi thì con người mới thu được sản phẩm xăng sinh học cần có.

Tại khoa nghiên cứu của Học viện Công nghệ Massachussets, loài vi khuẩn R-eutropha sẽ thải isobutanol trực tiếp ra, tạo thành môi trường chất lỏng xung quanh chúng. Từ đây, chúng ta chỉ việc xây dựng một quy trình đơn giản để thu giữ số chế phẩm xăng sinh học này.

Tạm thời, thức ăn đang được các nhà nghiên cứu tại Học viện Công nghệ Massachussets cung cấp cho loài vi khuẩn biến đổi gene này là đường fructose. Các giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm tiếp theo để R-eutropha chuyển hóa CO2 thành xăng sinh học đang được gấp rút thực hiện.

Trong tương lai, các nhà khoa học hi vọng rằng có thể tạo ra những quy trình dẫn CO2 trực tiếp từ các nhà máy đến nơi nuôi nhốt R-eutropha để chúng có thể loại bỏ khí thải kỹ nghệ cũng như tạo ra nguồn nhiên liệu hoạt động cho nhà máy.

Không chỉ có vậy, các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng loài vi khuẩn này sau khi được biến đổi gene có khả năng chuyển hóa bất cứ dạng carbon nào trở thành isobutanol. Đây có lẽ là chìa khóa cho việc giải quyết chất thải công nghiệp cũng như nông nghiệp đang làm chúng ta phải đau đầu.

Trước mắt, nhóm nghiên cứu một mặt đang cố gắng làm cho những con vi khuẩn R-eutropha sản sinh ra nhiều isobutanol hơn với cùng một lượng thức ăn cung cấp cho chúng. Mặt khác, nhóm nghiên cứu cũng phải thiết kế hoàn thành một hệ thống để sử dụng tại các nhà máy công nghiệp.

Như đã nói, MIT không phải nơi đầu tiên nghiên cứu để sử dụng vi khuẩn sản xuất xăng sinh học tuy nhiên chưa một nơi nào thật sự hoàn thiện công việc này.

Một ví dụ điển hình là vào năm 2006, các nhà khoa học tại UCLA tuyên bố rằng họ đã thành công trong việc thu isobutanol từ loài vi khuẩn Synechoccus Elongatus cũng bằng nguyên liệu là khí CO2. Tuy nhiên, cho đến ngày nay chúng ta vẫn chưa thấy một hệ thống hoàn hảo nào sử dụng vi khuẩn để chuyển hóa khí nhà kính thành xăng sinh học. Hi vọng rằng những nghiên cứu tại MIT không chìm xuồng như những tuyên bố trước đây từ giới khoa học.

Cơ chế hoạt động của loại vi khuẩn Ralstonia Eutropha.

2. Biến giấy báo thành xăng sinh học siêu rẻ

Các nhà khoa học Đại học Tulane ở Mỹ đã khám phá ra một chủng vi khuẩn mới được đặt tên là TU-103 có thể ‘lên men’ hàng tấn giấy báo thành nhiên liệu sinh học butanol thay thế cho xăng dầu.

Hiện nay họ đang thí nghiệm dùng TU-103 ‘ủ xăng’ từ những ấn bản cũ của các tờ báo như Times Picayune, Nhật báo New Orleans ở Mỹ rất thành công.
TU-103 là loại chủng vi khuẩn đầu tiên từ thiên nhiên có thể sản xuất nhiên liệu butanol trực tiếp từ hợp chất cao phân tử cellulose, thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật.

Giờ đây hàng tấn giấy báo phế thải đã có thể được vi khuẩn TU-103 ‘ủ’ thành nhiên liệu sinh học butanol siêu rẻ. Ảnh: Paperonline.

“Cellulose được tìm thấy trong tất cả các loại gỗ thực vật và là nhiên liệu hữu cơ dồi dào bậc nhất trên Trái đất, và việc biến nó thành nhiên liệu butanol là giấc mơ của nhiều người”, trưởng nhóm nghiên cứu Harshad Velankar, sinh viên nghiên cứu hậu tiến sỹ tại phòng thí nghiệm David Mullin ở Khoa Sinh học phân tử và Tế bào Đại học Tulane cho biết. 

“Riêng ở Mỹ, hàng năm mọi người đem ném bỏ thành rác thải ít nhất 323 triệu tấn nguyên liệu chứa cellulose có thể được sử dụng để sản xuất thành butanol”, nhà khoa học dẫn giải thêm.

Nhóm nhà khoa học của Mullin ban đầu đã tìm ra vi khuẩn TU-103 trong phân động vật, sau đó họ tìm cách nuôi dưỡng nó và phát triển thành một kỹ nghệ sử dụng TU-103 để sản xuất butanol.

“Điểm quan trọng nhất của khám phá này là khả năng sản xuất butanol trực tiếp từ cellulose của vi khuẩn TU-103”, ông Mullin giải thích trên tờ Physorg. 

Ông này nhấn mạnh rằng TU-103 là loại chủng khuẩn nhóm clostridium có khả năng sản xuất butanol duy nhất từng được biết, có thể nuôi và sản xuất butanol trong điều kiện có mặt oxy, chất khí vốn giết chết tất cả các vi khuẩn làm xăng sinh học butanol khác. 

Trước nay, việc sản xuất nhiên liệu butanol trong điều kiện môi trường không có oxy luôn làm tăng giá cả sản xuất và thành phẩm.

Xăng sinh học butanol có nhiều ưu điểm hơn xăng sinh học ethanol được sản xuất phổ biến từ đường, vì butanol có thể tiếp nhiên liệu cho các phương tiện motor đang tồn tại hiện tại mà không cần phải thay đổi chỉnh sửa động cơ như ethanol, lại cũng có thể được truyền dẫn bằng các ống dẫn xăng hiện tại, ít ăn mòn hơn và chứa nhiều năng lượng hơn xăng ethanol.

“Khám phá này sẽ giúp làm giảm chi phí sản xuất xăng sinh học butanol. Ngoài ra, nhiên liệu sinh học butanol chế từ cellulose có thể giảm đáng kể khí CO2 và khói thải so với xăng dầu hiện tại, có hiệu quả tích cực đối với khí thải trên đất liền hiện nay,” tiến sỹ Mullin khẳng định.

Nguồn tin: lamtuong st