--Quảng cáo---
--Quảng cáo---

Công nghệ mới sản xuất nhiên liệu sinh học từ thực vật giàu cellulose

THÁI BẰNG - 07:00 12/11/2021

Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ sinh học Massachusetts phát triển một phương pháp sản xuất nhiên liệu sinh học và những hóa chất quan trọng từ cây nông nghiệp giàu cellulose hiệu quả cao và chi phí thấp.

Phế thải cây ngô vất bỏ trên cánh đồng sau thu hoạch. Ảnh của Felix Lam.

Bằng phương pháp thay đổi những điều kiện môi trường tăng trưởng nấm men, thêm gene vào một enzym tiêu độc, các nhà khoa học có thể sử dụng nấm men này tạo ra ethanol và nhựa từ nguyên liệu thân lá cây ngô với hiệu suất gần tương đương sản xuất etanol từ hạt ngô.

Trong nhiều năm, ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học sử dụng vi sinh vật như nấm men chuyển đổi đường glucose, fructose và sucrose trong hạt ngô thành ethanol, sau đó trộn với xăng thông thường làm nhiên liệu cho ô tô.

Thân lá, râu ngô và những vật liệu tương tự khác cũng mang đường, dạng phân tử gọi là cellulose. Mặc dù loại đường này có thể chuyển hóa thành nhiên liệu sinh học, nhưng khó hơn vì bị thực vật giữ chặt, liên kết các phân tử cellulose thành chuỗi và bao bọc trong các phân tử dạng sợi lignin. Phá vỡ lớp vỏ cứng rắn này và tách rời những chuỗi cellulose làm xuất hiện một hỗn hợp hóa học, độc hại đối với những vi sinh vật lên men.

GS Gerald Fink trên cánh đồng Miscanthus (cỏ bạc) nguồn cellulose tiềm năng có thể chuyển hóa thành etanol. Ảnh của Felix Lam.

Để hỗ trợ các vi sinh vật hoạt động, người ta xử lý nguyên liệu có hàm lượng cellulose cao bằng dung dịch có tính axit để phá vỡ các phân tử phức tạp này, để nấm men có thể lên men nguyên liệu. Nhưng phương pháp này tạo ra sản phẩm phụ là những phân tử aldehyde độc hại với vi sinh vật.

Để giải quyết vấn đề độc tố aldehyde, nhóm nghiên cứu tìm kiếm các gene chuyên chuyển đổi aldehyde thành rượu và lựa chọn một gene có tên là GRE2.

Khi các tế bào nấm men có gene GRE2 tiến hóa gặp các aldehyde, enzym sẽ chuyển aldehyde thành rượu bằng cách bổ sung thêm các nguyên tử hydro.

Từ năm 2015, Felix Lam, GS Stephanopoulos và GS Fink đã phát triển một hệ thống khiến nấm men có khả năng chịu đựng tốt hơn với nhiều loại rượu, sản xuất nhiên liệu nhiều hơn. Hệ thống đó thực hiện đo và điều chỉnh độ pH cùng nồng độ kali trong môi trường phát triển nấm men, khiến màng tế bào nấm men ổn định hóa học.

Thử nghiệm hệ thống này, nhóm nghiên cứu chế tạo được ethanol và tiền chất nhựa hiệu quả từ vật liệu phế thải ngô, miscanthus và nhiều loại thực vật khác. Giải quyết hiệu quả các vấn đề kinh tế và hóa học, phát sinh khi sản xuất nhiên liệu từ nguyên liệu thực vật giàu cellulose”.

Phế thải vật liệu ngô là một trong nhiều nguồn nguyên liệu có hàm lượng cellulose cao. Rơm lúa và miscanthus (cỏ bạc) và các loại thực vật giàu cellulose có thể thu được với giá siêu rẻ.

Nhóm nghiên cứu hy vọng, những nấm men biến đổi với các gene chống độc tố có thể tạo ra nhiều loại nhiên liệu sinh học đa dạng như diesel, dầu hỏa và các loại dầu mỡ khác, được sử dụng rộng rãi hiện nay.

Đây có thể là một giải pháp tiềm năng cho các trang thiết bị và phương tiện cơ động sử dụng nhiên liệu nhằm giảm khai thác tài nguyên hóa thạch, đồng thời cũng trên cơ sở này có thể phát triển phương pháp sản xuất nhiên liệu phát thải bằng 0, khi chuyển sang sử dụng nhiên liệu sạch hoặc xe lai ghép điện – động cơ xăng.

  • Phân tách hydro bằng thiết bị quang điện-điện hóa
    Công nghệ- Thái Bằng - 07:40 31/10/2021
    Nhiều khoa học đã rất ấn tượng với báo cáo của Dan Nocera, đăng trên tạp chí Science về một máy điện phân nước không dây sáng tạo, có thể sản xuất hydro năng lượng mặt trời với hiệu suất 2,5% dưới bức xạ 1 mặt trời ở AM1,5 (hệ số khối lượng khí).

(0) Bình luận
Nổi bật Khoa học & Đời sống
--Quảng cáo---
--Quảng cáo---
--Quảng cáo---
  • Bắt tạm giam Trưởng khoa xét nghiệm CDC tỉnh Yên Bái
    Pháp luật- Thụy Bình - 15:08 26/06/2022
    Ngày 26/6, Công an tỉnh Yên Bái cho biết, vừa khởi tố, bắt tạm giam bà Đoàn Thị Hồng Hạnh (sinh năm 1975), Trưởng khoa Xét nghiệm - Chẩn đoán hình ảnh - Thăm dò chức năng, thuộc Trung tâm Kiểm soát bệnh tật (CDC) tỉnh Yên Bái.
  • Nắng nóng diện rộng ở Bắc Bộ, Trung Bộ
    Thời sự- Nhật Nam - 15:06 26/06/2022
    Ngày 26/6, ở khu vực Bắc Bộ, Trung Bộ nắng nóng diện rộng, có nơi hơn 36 độ C. Ngày mai, 27/6, nắng nóng gia tăng ở Bắc Bộ và Trung Bộ. Từ ngày 29/6, nắng nóng ở Bắc Bộ có xu hướng giảm dần.
  • Độc đáo Lễ hội Trứng đầu tiên của Việt Nam
    Đời sống- PV - 15:00 26/06/2022
    Trứng khổng lồ, trứng vẽ nghệ thuật, các món trứng sáng tạo từ các siêu đầu bếp.... là những nội dung chính từ Lễ hội văn hóa ẩm thực Việt Nam và Quốc tế - Sáng tạo từ trứng (Eggs Festival) diễn ra tại Trung tâm Triển lãm Nghệ thuật Việt Nam.
  • "Cô dâu 8 tuổi" phần 2 chính thức lên sóng
    Đời sống- Hồng Linh - 13:55 26/06/2022
    Tối 24/6, phim Cô dâu 8 tuổi mùa 2 đã chính thức phát sóng tập đầu tiên trên kênh truyền hình TodayTV và ứng dụng giải trí trực tuyến Today Plus.
  • Việt Nam đăng cai tổ chức Hoa hậu Hòa bình quốc tế 2023
    Thời sự- Hồng Linh - 11:24 26/06/2022
    Trang fanpage của Miss Grand International vừa chia sẻ dòng thông báo Việt Nam sẽ là nước chủ nhà của cuộc thi này vào năm 2023. Trước đó, Việt Nam từng đăng cai tổ chức đấu trường nhan sắc quốc tế này vào năm 2017.