Thứ ba, 25/01/2022 15:42 (GMT+7)
Thứ bảy, 13/11/2021 07:00 (GMT+7)

Sứ mệnh mới của cây ngô

Một nhóm nghiên cứu từ Hoa Kỳ chế tạo được ethanol và tiền chất nhựa, nhiên liệu ô tô hiệu quả từ vật liệu phế thải ngô, miscanthus và nhiều loại thực vật khác.

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 như cây ngô hay rơm lúa.

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.

Sứ mệnh mới của cây ngô - Ảnh 1
GS Gerald Fink trên cánh đồng Miscanthus (cỏ bạc) nguồn cellulose tiềm năng có thể chuyển hóa thành etanol. (Ảnh: Felix Lam)

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.

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.

Sứ mệnh mới của cây ngô - Ảnh 2
Phế thải từ ngô có thể chế tạo nguồn năng lượng lớn. (Ảnh minh họa)

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.

Nguyễn Linh (T/h)

Bạn đang đọc bài viết Sứ mệnh mới của cây ngô. Thông tin phản ánh, liên hệ đường dây nóng : 0917 681 188 Hoặc email: toasoanktmt@gmail.com

Cùng chuyên mục

Dự báo hồi kết của biến chủng Omicron
Nhiều chuyên gia nhận định rằng, Omircon có thể là dấu hiệu chấm hết của đại dịch. Biến chủng Omicron khiến dịch Covid-19 trên thế giới chuyển sang một giai đoạn mới khi các ca mắc liên tục đạt đỉnh rồi giảm dần.
Nuôi giun để chống biến đổi khí hậu?
Tổ chức UWC (Anh) đề xuất giảm thiểu rác thải bằng cách nuôi giun. Giun có thể tạo ra phân bón hữu cơ và cứu hành tinh khỏi biến đổi khí hậu. Ở Vương quốc Anh, phong trào nuôi giun đô thị là điều cần thiết cho an ninh lương thực.
WHO: ‘Đại dịch Covid-19 còn lâu mới kết thúc’
Hôm 18/1, Tổng Giám đốc Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cảnh báo, Omicron chưa phải là biến chủng cuối cùng và đại dịch Covid-19 “còn lâu mới kết thúc”. Do đó, thế giới không nên chủ quan trước các diễn biến phức tạp của dịch bệnh.
Trẻ nhỏ béo phì do quá 'nóng'?
Nhiều hậu quả từ nắng nóng đến trẻ nhỏ đã được các nhà nghiên cứu đưa ra kết luận gần đây. Nhiệt độ cao hơn cũng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe suốt đời và làm tăng tỷ lệ nhập viện của trẻ nhỏ.
Nhà dự báo thời tiết vẫn 'an toàn' trước làn sóng AI
Các dữ liệu cho thấy con người vượt AI từ 20 đến 40% trong dự báo thời tiết, thiên tai. Các chuyên gia thời tiết dày dạn kinh nghiệm có thể xem xét những chi tiết nhỏ nhất để đưa ra kết luận có độ tin cậy cao hơn so với máy tính.
Hà Lan: 'Dự trữ nắng' dưới đáy biển sâu?
Năng lượng mặt trời chỉ có vào ban ngày và gió thì không phải lúc nào cũng thổi để có thể làm quay các Tuabin gió. Chính từ thực tiễn này, các nhà khoa học đã nghiên cứu ra hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo dưới đáy biển.

Tin mới