Điều kỳ diệu từ tảo nhiên liệu

15:20 | 14/07/2020

|
Các nhà công nghệ sinh học đã tạo ra được những loài tảo sản xuất ethanol, dầu thô, thậm chí diesel. Những loài tảo này chỉ cần ánh sáng mặt trời, CO2, nước biển và tiết ra nhiên liệu không ngừng.

Tảo nhiên liệu của nhà công nghệ sinh học Dan Robertson (phụ trách bộ phận nghiên cứu tại Công ty Công nghệ sinh học Joule của Mỹ) lấp lánh màu lục sẫm. Khi ánh sáng chiếu qua màng bọc của nó, nó tiết ra từng giọt nhiên liệu. Ông tự hào giới thiệu những chiếc ống nghiệm đựng một thứ dung dịch màu xanh lục tại trung tâm nghiên cứu khoa học Life Sciences Square (Cambridge, Mỹ). Tại đây đang xảy ra điều kỳ diệu. Các nhà khoa học trong nhóm của Dan Robertson đã tạo ra những loài tảo lam sản xuất được diesel.

dieu ky dieu tu tao nhien lieu
Xăng nhiên liệu sinh học thu hồi từ tảo xanh

Các nhà chuyên môn mơ đến một cuộc cách mạng xanh mới. Bằng công nghệ gene và những quy trình nuôi cấy, chọn giống tinh vi, các nhà công nghệ sinh học đang biến tảo lục thành những nhà máy mini sản xuất dầu, ethanol hoặc diesel. Dung dịch tảo lục được nuôi trồng trong hồ ao và tuần hoàn qua các lò phản ứng sinh học. Jason Pyle - đại diện Công ty Năng lượng Sapphire Energy (Mỹ), nơi đã bắt đầu sản xuất dầu thô từ tảo - nhận định: “Sản xuất dầu từ tảo nhằm thay thế dầu mỏ trong tương lai”.

Ngành công nghiệp dầu mỏ truyền thống cũng vào cuộc. Ông Emil Jacobs - Giám đốc phụ trách khoa học của Exxon Mobil - nhận xét: “Nhiên liệu từ tảo có thể trở thành một nguồn năng lượng quyết định”. Exxon Mobil đầu tư 600 triệu USD vào Công ty Synthetic Genomics của chuyên gia giải mã gene Craig Venter.

Tại Mỹ đã có hàng trăm nghìn ôtô chạy bằng ethanol sản xuất từ ngũ cốc. Ở Mỹ, xăng chạy xe được trộn hơn 40% ethanol. Thứ nhiên liệu này ra đời từ quy trình lên men ngô hoặc lúa mạch. Tuy nhiên, thứ “rượu” của ôtô này đang bị chỉ trích. 1 ha ngô mỗi năm chỉ cung cấp gần 4.000 lít ethanol và để sản xuất một lít ethanol phải tiêu tốn 8.000 lít nước ngọt. Bên cạnh đó, một diện tích lớn đất nông nghiệp quý giá để sản xuất lương thực bị mất đi. Vụ ngô năm ngoái, lần đầu tiên nông dân Mỹ thu hoạch ngô để sản xuất ethanol nhiều hơn là để chăn nuôi. Sản xuất nhiên liệu sinh học bùng phát đã đẩy giá lương thực, thực phẩm tăng vọt.

dieu ky dieu tu tao nhien lieu
Tảo được trồng thử nghiệm ở trung tâm nghiên cứu khoa học Life Sciences Square, Đại học Cambridge

Vì thế, hiện nay nhiều nhà sinh thái học cho rằng, trồng các loại cây năng lượng là hướng đi sai trái. Trong khi đó, tảo không cần đất nông nghiệp. Mặt trời, nước mặn, một chút phân bón và CO2 là đủ để loài sinh vật nhỏ bé này sinh trưởng. Khi quang hợp, chúng tiêu thụ lượng CO2 tương tự như lượng CO2 thải ra khi đốt dầu được sản xuất từ chúng, nên nhiên liệu tảo vô hại với khí hậu. Năng suất của tảo cũng rất đáng kinh ngạc. Trên 1 ha tảo ngoài sa mạc mỗi năm có thể thu được một lượng nhiên liệu sinh học từ sinh khối của tảo lớn gấp 8 lần lượng nhiên liệu sinh học từ ngô.

Sapphire Energy thuộc những công ty tiên phong trong lĩnh vực này. Chủ tịch Pyle tham vọng biến sa mạc thành vùng đất năng lượng. Ông Pyle nói: “Để làm được điều đó chúng ta phải trồng tảo như trồng lúa trong ao nước nông, trên diện tích hàng nghìn héc-ta. Chỉ như vậy mới sản xuất được nhiên liệu tảo với khối lượng lớn và giá cả cạnh tranh”.

Trong tương lai, giá 1 thùng dầu tảo lục của Sapphire Energy vào khoảng từ 70-100 USD. Tuy nhiên, cần phải chọn được những giống tảo có năng suất cao. Các chuyên gia của Sapphire Energy đã thử nghiệm những chủng tảo lục kỳ diệu tại một cơ sở nhỏ ở bang New Mexico. Sắp tới, họ sẽ cùng Tập đoàn Nông nghiệp Monsanto và nhà sản xuất CO2 Linde thử nghiệm khả năng thương mại hóa của tảo năng lượng trên một diện tích rộng 120 ha. Tuy vậy, tảo của Sapphire Energy chỉ là một sự khởi đầu, vì chúng mới chỉ tích tụ dầu trong cơ thể, muốn thu được thứ dầu đó phải thu hoạch tảo và ép lấy dầu theo một quy trình tốn tiền của và công sức.

dieu ky dieu tu tao nhien lieu
Quy trình biến tảo xanh thành nhiên liệu

Vì thế, có những nhà khoa học khác nuôi trồng loại tảo không cần phải thu hoạch, vì chúng có thể tự “vã mồ hôi” ra nhiên liệu. Trong phòng thí nghiệm của Công ty Joule, người ta đã có thể chiêm ngưỡng những đại diện đầu tiên của những sinh vật kỳ diệu đó. Các nhà công nghệ sinh học sử dụng các môi trường khác nhau, tủ ấp và ngân hàng dữ liệu chứa các đoạn ADN của hàng nghìn vi sinh vật. Trong ngân hàng dữ liệu đó, Dan Robertson và nhóm của ông tìm kiếm những đoạn gene đầy hứa hẹn, phân lập chúng và cấy vào gene di truyền của tảo lam. Công ty Joule hiện đang thử nghiệm hàng chục loài tảo lam trong các lò phản ứng quang sinh tí hon trong những điều kiện môi trường khác nhau. Công ty có một cơ sở thử nghiệm đặt tại Texas. Chi phí cho những thử nghiệm rất lớn, tuy nhiên cũng hứa hẹn đem lại thành công to lớn cho các nhà “lắp ráp gene”. Các nhà vi sinh vật học của Công ty Joule đã tạo ra những chủng tảo lam tự bơm ra ngoài qua màng mỏng của chúng các hợp chất ankan. Đó là các hydrocarbon no chứa đầy năng lượng có trong nhiên liệu diesel. Khác với ngũ cốc chỉ cho ra loại nhiên liệu chất lượng kém, tảo lam của họ cung cấp nhiên liệu có độ tinh khiết cao và không chứa lưu huỳnh và benzen. Mỗi năm nhóm của Dan Robertson dự kiến sẽ thu được 140.000 lít nhiên liệu sinh học trên 1 ha tảo lam, nhiều gấp 40 lần so với thu hoạch nhiên liệu từ 1 ha ngô. Công ty Joule đã quy hoạch khoảng 500 ha đất sa mạc tại bang New Mexico để xây dựng cơ sở sản xuất thương mại đầu tiên.

Ai là người đầu tiên tung ra thị trường nhiên liệu sinh học không tác động lên khí hậu và có giá cả cạnh tranh, người đó không chỉ kiếm bạc tỉ mà còn ghi tên mình vào lịch sử năng lượng thế giới.

S.Phương