Một đơn vị rong biển chứa nhiều ethanol tiềm năng hơn ngô hoặc cỏ khô. Một công nghệ mới giúp tiếp tục sử dụng rong biển trên diện rộng cho nhiên liệu sinh học.
Vào tháng 1 năm 2012, các nhà khoa học ở Berkeley, California đã công bố trên tạp chí Khoa học kết quả của một phương pháp họ đã phát triển để tạo ra nhiên liệu sinh học từ rong biển. Họ nói rằng phương pháp này làm cho rong biển trở thành một ứng cử viên cung cấp cho thế giới sinh khối thực sự tái sinh.
Adam Wargacki và các đồng nghiệp tại Phòng thí nghiệm kiến trúc sinh học - có trang web ở đây - đã biến đổi một chủng vi khuẩn E.coli mới, có thể ăn đường có trong rong biển màu nâu và biến đường thành ethanol. Trước bước đột phá này, mặc dù phát triển nhanh chóng, rong biển đã không được sử dụng làm nhiên liệu sinh học vì rất ít sinh vật có thể tiêu thụ đường mà rong biển sản xuất. Và sản xuất ethanol đòi hỏi tiêu thụ đường. Để tạo ra nhiên liệu sinh học, đường phải được cung cấp cho vi khuẩn, làm biến đổi đường thành ethanol.
Rong biển nâu mọc dưới nước tại một trong những trang trại thủy sinh BAL BAL Chile. Tín dụng hình ảnh: Bio Architecture Lab
Nhiều người tin rằng sử dụng rong biển để sản xuất nhiên liệu sinh học hứa hẹn. Sử dụng rong biển để làm nhiên liệu sinh học khắc phục việc sử dụng đất và hạn chế năng lượng của sản xuất nhiên liệu sinh học hiện tại. Khi ngô được sử dụng để sản xuất ethanol, các cuộc tranh luận nảy sinh về thực phẩm so với sử dụng đất nhiên liệu. Nuôi dưỡng một nguồn nhiên liệu trong đại dương phá vỡ cuộc tranh luận này. Hơn nữa, cũng không có nhu cầu về nguồn nước ngọt khi trồng rong biển.
Ngoài việc bỏ qua các câu hỏi đạo đức về sử dụng đất, rong biển cũng không chứa lignin. Lignin là một trong những phân tử hữu cơ phong phú nhất trên Trái đất. Phân tử này là một mạng lưới phức tạp của các nguyên tử carbon mà thực vật xây dựng bên trong thành tế bào của chúng để giúp cung cấp cho cấu trúc và sự hỗ trợ của thực vật. Ưu điểm bổ sung của lignin đối với thực vật là mặc dù nó là một phân tử lớn, nhưng nó chứa rất ít năng lượng. Sự phức tạp và năng lượng thấp của lignin có nghĩa là không có nhiều sinh vật có thể tiêu hóa nó. Do đó, lignin đóng vai trò ngăn chặn các sinh vật muốn ăn thực vật. Các cấu trúc gỗ cứng chứa đầy lignin rất khó cho vi khuẩn hoặc nấm xâm nhập và tiêu thụ nguồn năng lượng dồi dào có trong sinh khối của thực vật.
Bởi vì nó không có lignin, nhiều sinh khối rong biển có sẵn để sản xuất ethanol. Do đó, mỗi đơn vị rong biển chứa nhiều ethanol tiềm năng hơn ngô hoặc cỏ khô.
Các nhà nghiên cứu đã thảo luận về nghiên cứu của họ trong số ra ngày 20 tháng 1 năm 2012 của Khoa học.
Tuy nhiên, dạng đường chính trong các loại rong biển này được gọi là alginate. Thật không may, không có loài vi khuẩn nào được biết có thể chuyển đổi alginate thành ethanol. Tuy nhiên, không giống như lignin, năng lượng thấp, alginate chứa năng lượng cần thiết để sản xuất ethanol.
Vào tháng 1 năm 2012, các nhà khoa học BAL tuyên bố rằng họ đã tạo ra một loại vi khuẩn biến đổi gen có bộ máy di động chính xác để chuyển alginate thành ethanol. Etanol được tạo ra trong một quy trình tương tự như sản xuất bia. Các loại đường alginate được cung cấp cho vi khuẩn trong môi trường không có oxy. Nếu oxy có mặt thì vi khuẩn sẽ biến đường thành carbon dioxide, điều tương tự con người làm khi chúng ta ăn thức ăn.
Tuy nhiên, trong trường hợp không có oxy, vi khuẩn lên men đường và sản xuất ethanol thay thế.
Nó có nghĩa là gì? Điều đó có nghĩa là các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm kiến trúc sinh học đã tạo sẵn một nguồn ethanol mới - rong biển - sản xuất nhiều nhiên liệu hơn các nhà máy có lignin và không yêu cầu chuyển đổi bất kỳ vùng đất nào khỏi sản xuất thực phẩm.
Rong biển là một dạng của tảo và những nỗ lực khác cũng đang được tiến hành để sử dụng tảo để sản xuất ethanol. Hình ảnh qua rechargenews.com
Rong biển là một dạng của tảo và những nỗ lực khác cũng đang được tiến hành để sử dụng tảo để sản xuất nhiên liệu. Trái ngược với các nhà khoa học tại BAL, các nhà nghiên cứu khác tập trung vào việc sử dụng vi tảo - đó là tảo siêu nhỏ, được tìm thấy trong cả hệ thống nước ngọt và đại dương. Vi tảo chuyển đổi ánh sáng mặt trời hoặc đường thành dầu trong các tế bào của chúng. Những loại dầu này tương tự như các loại dầu thực vật thông thường khác, như đậu nành hoặc cải dầu, và sau đó có thể được tinh chế thành nhiên liệu như diesel sinh học, diesel xanh và nhiên liệu phản lực.
Khi được trồng trong ánh sáng, những loài tảo giàu dầu này có một con đường một bước hướng tới nhiên liệu vận chuyển tái tạo (tức là ánh sáng mặt trời được chuyển đổi trực tiếp thành dầu). Tuy nhiên, một số vi tảo cũng có thể được trồng trong bể tối và cho ăn đường giống như vi khuẩn E. coli được chế tạo bởi BAL, hoặc phổ biến hơn là men. Sau đó, người ta phải hỏi, cho một lượng đường cố định, bạn có nên cho đường vào men hoặc E.coli và tạo ra ethanol - hoặc cho nó ăn tảo làm dầu? Cuối cùng, một nghiên cứu cẩn thận về hiệu quả của các quá trình này và các đầu vào năng lượng khác nhau mà chúng yêu cầu sẽ cần phải được tiến hành. Ví dụ, sản xuất dầu vi sinh đòi hỏi phải sục khí năng lượng của tảo; tuy nhiên, việc thu hồi sản phẩm ethanol từ quá trình lên men có thể cần nhiều năng lượng hơn so với sử dụng cho chế biến dầu. Thách thức đối với cả hai phương pháp này là trích xuất nhiều năng lượng từ tảo hơn là sử dụng để nuôi tảo và chiết xuất nhiên liệu.
Rong biển nâu. Hình ảnh thông qua Đại học Karachi, Pakistan
Điểm mấu chốt: Adam Wargacki và các đồng nghiệp tại Phòng thí nghiệm kiến trúc Bio ở Berkeley, California đã biến đổi gen một loại vi khuẩn E.coli mới, có thể ăn đường có trong rong biển nâu và biến đường thành ethanol. Họ nói rằng phương pháp này làm cho rong biển trở thành một ứng cử viên trực tuyến, vì đã cung cấp cho thế giới một sinh khối tái tạo thực sự. Khoa học vào tháng 1 năm 2012.