Các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang tìm kiếm những cách mới để tạo ra năng lượng từ lượng carbon dioxide dư thừa để lại một chân carbon nhỏ hơn.
Lượng carbon dioxide dư thừa trong bầu khí quyển Trái đất được tạo ra bởi sự đốt cháy rộng rãi của nhiên liệu hóa thạch là động lực chính của biến đổi khí hậu toàn cầu, và các nhà nghiên cứu trên thế giới đang tìm kiếm những cách mới để tạo ra năng lượng để lại một lượng carbon nhỏ hơn.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Georgia đã tìm ra cách biến đổi carbon dioxide bị mắc kẹt trong khí quyển thành các sản phẩm công nghiệp hữu ích. Phát hiện của họ có thể sớm dẫn đến việc tạo ra nhiên liệu sinh học được tạo ra trực tiếp từ carbon dioxide trong không khí chịu trách nhiệm bẫy các tia mặt trời và tăng nhiệt độ toàn cầu.
Khói từ đống khói. Khái niệm về sự nóng lên toàn cầu. Tín dụng: Shutterstock / Maxim Kulko
Về cơ bản, những gì chúng tôi đã làm là tạo ra một loại vi sinh vật làm với carbon dioxide chính xác những gì thực vật hấp thụ và tạo ra thứ gì đó hữu ích, Michael Adams, thành viên của Viện nghiên cứu hệ thống năng lượng sinh học của UGA, giáo sư công nghệ sinh học Georgia và giáo sư nghiên cứu phân biệt sinh hóa và sinh học phân tử trong Đại học Khoa học và Nghệ thuật Franklin.
Trong quá trình quang hợp, thực vật sử dụng ánh sáng mặt trời để biến đổi nước và carbon dioxide thành đường mà thực vật sử dụng để tạo năng lượng, giống như con người đốt cháy calo từ thực phẩm.
Những loại đường này có thể được lên men thành nhiên liệu như ethanol, nhưng nó đã được chứng minh là cực kỳ khó khăn để chiết xuất đường một cách hiệu quả, được khóa bên trong thành tế bào phức tạp của nhà máy.
Michael Adams là thành viên của Viện nghiên cứu hệ thống năng lượng sinh học UGA, giáo sư công nghệ sinh học Georgia Power và giáo sư nghiên cứu sinh hóa và sinh học phân tử nổi tiếng tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật Franklin.
Cái mà phát hiện này có nghĩa là chúng ta có thể loại bỏ thực vật với tư cách là người trung gian, ông Adams, người đồng tác giả của nghiên cứu mô tả chi tiết kết quả của họ được công bố vào ngày 25 tháng 3 trong ấn bản trực tuyến của Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia. Chúng ta có thể lấy carbon dioxide trực tiếp từ khí quyển và biến nó thành các sản phẩm hữu ích như nhiên liệu và hóa chất mà không phải trải qua quá trình trồng trọt không hiệu quả và chiết xuất đường từ sinh khối.
Quá trình này được thực hiện bởi một loại vi sinh vật độc đáo có tên là Pyrococcus furiosus, hay quả cầu lửa vội vàng, mà phát triển mạnh bằng cách ăn carbohydrate trong nước biển siêu nóng gần lỗ thông hơi địa nhiệt. Bằng cách điều khiển vật liệu di truyền học sinh vật, Adams và các đồng nghiệp đã tạo ra một loại P. furiosus có khả năng cho ăn ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với carbon dioxide.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng khí hydro để tạo ra phản ứng hóa học trong vi sinh vật kết hợp carbon dioxide thành axit 3-hydroxypropionic, một hóa chất công nghiệp phổ biến được sử dụng để tạo ra acrylic và nhiều sản phẩm khác.
Với các thao tác di truyền khác của chủng P. furiosus mới này, Adams và các đồng nghiệp có thể tạo ra một phiên bản tạo ra một loạt các sản phẩm công nghiệp hữu ích khác, bao gồm cả nhiên liệu, từ carbon dioxide.
Khi nhiên liệu được tạo ra thông qua quá trình P. furiosus bị đốt cháy, nó sẽ giải phóng cùng một lượng carbon dioxide được sử dụng để tạo ra nó, làm cho nó trở nên trung tính carbon và thay thế sạch hơn cho xăng, than và dầu.
Đây là bước đầu tiên quan trọng có nhiều hứa hẹn là một phương pháp sản xuất nhiên liệu hiệu quả và tiết kiệm chi phí, theo ông Adams Adams. Trong tương lai, chúng tôi sẽ hoàn thiện quy trình và bắt đầu thử nghiệm trên quy mô lớn hơn.
Qua đại học Georgia