Tìm ra loại vi khuẩn biến CO2 thành 'xăng'

Thế giới sẽ không còn ô nhiễm, các chất khí gây hiệu ứng nhà kính sẽ không còn tồn tại, khí thải từ các nhà máy được tận dụng để tạo ra nhiên liệu... là những gì mà loại vi khuẩn biến đổi gene Ralstonia Eutropha có thể làm.

Metan, CGC, NOx là 3 cái tên bạn có thể kể ra khi nhắc đến khí nhà kính, tuy nhiên, một chất khí được nhiều người người biết đến hơn cả là khí CO₂. Phương pháp xử lý khí nhà kính không phải là chưa được được biết đến và có lẽ càng không thiếu những cuộc vận động các nước trên thế giới giảm thiểu khí CO₂ thải ra môi trường. Tuy nhiên, có lẽ sẽ còn tốt hơn nếu chúng ta có thể biến lượng khí nhà kính khổng lồ đang hủy hoại Trái Đất thành những thứ có ích hơn cho con người.

Khí CO2 sẽ được sử dụng để tạo ra nhiên liệu.

Mới đây, các nhà khoa học tại Học viện Công nghệ Massachussets (MIT) của Mỹ đã thành công trong việc biến đổi gene của loài vi khuẩn Ralstonia Eutropha để chúng có thể chuyển hóa carbon thành isobutanol. Isobutanol là thứ chất dung môi có thể trộn lẫn để sử dụng cùng với xăng hay thậm chí là có thể dùng thứ chất này để thay thế cho xăng xe. Các nhà khoa học hi vọng khi đề án nghiên cứu của họ hoàn thành, những con vi khuẩn R-eutropha qua biến đổi gene có thể giúp giảm thiểu lượng khí nhà kính trong môi trường cũng như giảm bớt sự phụ thuộc của chúng ta vào nguồn nhiên liệu hóa thạch đang sắp bị cạn kiệt.

Ban đầu, trước khi bị thay đổi, nguồn thức ăn của R-eutropha là carbon. Khi nguồn thức ăn xung quanh môi trường sống của chúng trở nên khan hiếm, R-eutropha tổng hợp một loại chất polyme để lưu giữ và bòn rút nốt từng chút carbon đã từng đi qua bộ máy tiêu hóa của chúng. Sau khi loại bỏ cũng như thêm vào một vài gene cho những con vi khuẩn này, cộng với việc phức hợp một số phản ứng tổng hợp trong R-eutropha, các nhà nghiên cứu tại MIT đã thay thế được loại polyme chúng sản sinh ra thành isobutanol.

Không giống như các sản phẩm cồn hay các chế phẩm xăng sinh học khác, isobutanol có thể được sử dụng trực tiếp trên động cơ mà không cần qua thanh lọc. Thực chất, đây không phải lần đầu tiên khoa học sử dụng vi khuẩn để chế tạo các loại xăng sinh học thay thế cho xăng hóa thạch. Tuy nhiên, ở các loài vi khuẩn tạo xăng trước đây, số vi khuẩn sử dụng để chế tạo xăng phải chết đi thì con người mới thu được sản phẩm xăng sinh học cần có. Ở nghiên cứu tại Học viện Công nghệ Massachussets, loài vi khuẩn R-eutropha sẽ thải isobutanol trực tiếp ra, tạo thành môi trường chất lỏng xung quanh chúng. Từ đây, chúng ta chỉ việc xây dựng một quy trình đơn giản để thu giữ số chế phẩm xăng sinh học này.

Tạm thời, thức ăn đang được các nhà nghiên cứu tại Học viện Công nghệ Massachussets cung cấp cho loài vi khuẩn biến đổi gene này là đường fructose. Các bước nghiên cứu và thử nghiệm tiếp theo để R-eutropha chuyển hóa CO₂ thành xăng sinh học đang được gấp rút tiến hành. Trong tương lai, các nhà khoa học hi vọng rằng có thể tạo ra những quy trình dẫn CO₂ trực tiếp từ các nhà máy đến nơi nuôi nhốt R-eutropha để chúng có thể loại bỏ khí thải công nghiệp cũng như tạo ra nguồn nhiên liệu hoạt động cho nhà máy. Không chỉ có vậy, các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng loài vi khuẩn này sau khi được biến đổi gene có khả năng chuyển hóa bất cứ dạng carbon nào trở thành isobutanol. Đây có lẽ là chìa khóa cho việc giải quyết chất thải công nghiệp cũng như nông nghiệp đang làm chúng ta phải đau đầu.

Cơ chế hoạt động của loại vi khuẩn Ralstonia Eutropha.

Trước mắt, nhóm nghiên cứu một mặt đang cố gắng làm cho những con vi khuẩn R-eutropha sản sinh ra nhiều isobutanol hơn với cùng một lượng thức ăn cung cấp cho chúng. Mặt khác, nhóm nghiên cứu cũng phải hoàn thành thiết kế một hệ thống để sử dụng tại các nhà máy công nghiệp.

Như đã nói, MIT không phải nơi đầu tiên nghiên cứu để sử dụng vi khuẩn sản xuất xăng sinh học tuy nhiên chưa một nơi nào thật sự hoàn thiện công việc này. Một ví dụ điển hình là vào năm 2006, các nhà khoa học tại UCLA tuyên bố rằng họ đã thành công trong việc thu isobutanol từ loài vi khuẩn Synechoccus Elongatus cũng bằng nguyên liệu là khí CO₂.

Tuy nhiên, cho đến ngày nay chúng ta vẫn chưa thấy một hệ thống hoàn chỉnh nào sử dụng vi khuẩn để chuyển hóa khí nhà kính thành xăng sinh học. Hi vọng rằng những nghiên cứu tại MIT không chìm xuồng như những tuyên bố trước đây từ giới khoa học.

Theo Genk