Sự vượt quá giới hạn cho phép của lượng khí carbonic trong khí quyển của trái đất được tạo ra do việc sử dụng rộng rãi các nhiên liệu hóa thạch, đây là nguyên nhân chính của biến đổi khí hậu toàn cầu, và các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang tìm kiếm những cách thức mới để sản xuất năng lượng phát thải lượng carbon thấp hơn.
Hiện nay các nhà khoa học tại Đại học Georgia đã tìm ra một cách để biến đổi carbon dioxit trong khí quyển thành các sản phẩm công nghiệp hữu ích. Khám phá của họ có thể sớm dẫn đến việc tạo ra các loại nhiên liệu sinh học được làm trực tiếp từ carbon dioxit trong không khí. Chúng ta biết rằng lượng các bon này gây ra bẫy ánh sáng mặt trời và làm tăng nhiệt độ toàn cầu.
“Về cơ bản, cái mà chúng tôi đã thực hiện được là tạo ra một vi sinh vật hoạt động đối với carbon dioxit đúng như các loài thực vật vẫn làm – đó là hấp thụ khí carbon dioxit và tạo ra cái gì đó có ích”, giáo sư Michael Adams, một thành viên của Viện nghiên cứu các hệ thống năng lượng sinh học của UGA cho biết.
Trong quá trình quang hợp, thực vật sử dụng ánh sáng mặt trời để biến đổi nước và carbon dioxit thành đường mà thực vật sử dụng đường để chuyển hóa thành năng lượng, rất giống với việc con người đốt cháy calo từ thực phẩm.
Giáo sư Michael Adams
Các phân tử đường có thể được lên men thành nhiên liệu như ethanol, nhưng nó đã chứng minh rằng rất khó để có thể tách chiết đường một cách hiệu quả, đường bị giữ bên trong các thành phức tạp của tế bào thực vật.
“Khám phá này có nghĩa là chúng ta có thể loại bỏ thực vật với tư cách là người trung gian” ông Adams, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết.
Chi tiết kết quả nghiên cứu của họ được công bố ngày 25/3 trong phiên bản trực tuyến của tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ).
“Chúng tôi có thể lấy carbon dioxit trực tiếp từ khí quyển và biến nó thành sản phẩm hữu ích như các nhiên liệu và các hóa chất mà không cần phải trải qua các quá trình không hiệu quả như trồng cây và chiết xuất đường từ sinh khối”.
Quá trình này được thực hiện bởi một loại vi sinh vật độc đáo được đặt tên là Pyrococcus furiosus, hay “quả cầu lửa vội vã”. Vi sinh vật này phát triển mạnh bằng cách ăn carbohydrate trong nước biển siêu nóng nằm gần các lỗ nhiệt. Bằng cách thao tác các vật liệu di truyền của sinh vật, Adams và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra một loại P. furiosus có khả năng ăn carbon dioxide ở nhiệt độ thấp hơn nhiều.
Sau đó nhóm nghiên cứu sử dụng khí hydro để tạo ra một phản ứng hóa học trong vi sinh vật, kết hợp carbon dioxide thành axit 3-hydroxypropionic, một hóa chất công nghiệp thông thường được sử dụng để tạo ra acrylic và nhiều sản phẩm khác.
Bằng những thao tác khác di truyền trên chủng mới của P. furiosus, Adams và các đồng nghiệp của ông có thể tạo ra một phiên bản vi sinh vật mà từ đó có thể sản xuất ra các sản phẩm công nghiệp hữu ích, bao gồm nhiên liệu từ carbon dioxide.
Khi nhiên liệu được tạo ra thông qua quá trình P. furiosus bị đốt cháy, nó giải phóng một lượng carbon dioxide bằng với lượng carbon dioxide đã dùng để tạo ra nó, có hiệu quả làm cho carbon của nó trung tính và sạch hơn nhiều để có thể thay thế các loại nhiên liệu hóa thạch như than đá, xăng và dầu.
“Đây là bước đầu quan trọng có triển vọng rất lớn như là một phương pháp hiệu quả và hiệu quả về chi phí sản xuất nhiên liệu”, Adams nói. “Trong tương lai, chúng tôi sẽ điều chỉnh quá trình và bắt đầu thử nghiệm trên quy mô lớn hơn”.
Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Bộ Năng lượng với tư cách là một phần của Chương trình Electrofue (Electrofuels Program) của Cơ quan quản lý các dự án nghiên cứu cao cấp – mảng năng lượng (Advance Research Projects Agency – Energy hay ARPA-E) dưới khoản trợ cấp DE-AR0000081.
Theo Phạm Thị Bích Thu (Sciencedaily)
