Khoa học tự nhiên

Biến đổi enzyme để thúc đẩy sản xuất nhiên liệu sinh học và vật liệu xử lý sinh học khác (23/07/2018)

Các nhà khoa học Anh đã cải tiến quy trình sinh học để sản xuất các sản phẩm như nhiên liệu, nhựa, thuốc và mỹ phẩm. Bước tiến này có thể giúp sản xuất nhiên liệu sinh học giá rẻ và thân thiện với môi trường, cũng như tái chế nhựa hiệu quả hơn.

Quy trình xử lý sinh học sử dụng các tế bào sống hoặc các thành phần của tế bào sống để cho ra đời các sản phẩm như nhiên liệu sinh học, nhựa, thuốc và mỹ phẩm mà thông thường mất nhiều thời gian và chi phí sản xuất tốn kém. Hiện nay, các nhà khoa học Anh có thể phân tách sinh khối từ thực vật với tốc độ nhanh gấp 30 lần hiện nay.

TS. Alex Brogan tại Khoa Kỹ thuật hóa học thuộc trường Đại học Hoàng gia London và các cộng sự đã biến đổi enzyme glucosidase hỗ trợ phân tách carbohydrate trong sinh khối như xenlulô từ tế bào thực vật, thành đơn vị cơ bản là glucose. Sau đó, glucose có thể được lên men để sản xuất etanol, một dạng nhiên liệu sinh học.

Khâu giải phóng glucose từ xenlulô của quy trình hiện tốn kém và mất nhiều thời gian nhất. Một phần nguyên nhân là do các enzyme thường ngừng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao hơn 70°C và trong các dung môi công nghiệp như chất lỏng ion. Tuy nhiên, nếu enzyme có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn trong chất lỏng ion, quy trình này sẽ diễn ra nhanh hơn.

Để tạo ra nhiều glucosidase, TS. Brogan và các cộng sự đã biến đổi cấu trúc hóa học của glucosidase để chịu được mức nhiệt lên đến 137°C. Thay đổi này cũng có nghĩa là các nhà khoa học có thể sử dụng enzyme trong chất lỏng ion để thay cho nước thường và sử dụng một loại enzyme thay vì ba loại. Kết quả nghiên cứu cho thấy kết hợp khả năng chịu nhiệt và độ hòa tan trong các chất lỏng ion làm tăng 30 lần sản lượng glucose. Nếu kỹ thuật này được thực hiện trên quy mô lớn, phát thải cácbon từ nhiên liệu sẽ giảm khoảng 80 - 100%.

TS. Brogan cho biết: "Chúng tôi đã đẩy nhanh quy trình xử lý sinh học mà chỉ sử dụng ít thiết bị và lại giảm phát thải cacbon. Ưu điểm của quy trình sẽ là gia tăng sản xuất nhiên liệu sinh học để nhiên liệu được sử dụng phổ biến”. 

Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu được tạo ra từ vật liệu sống như thực vật còn gọi là sinh khối. Nhiên liệu sinh học tốt cho môi trường hơn so với các loại nhiên liệu hóa thạch như than đá và khí đốt vì chúng được sản xuất từ các nguồn tái tạo và thải ít CO₂.

TS. Jason Hallett, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Sử dụng nhiên liệu sinh học làm từ tinh bột ngô, cây và nguyên liệu thực vật khác cho xe cộ và thậm chí phát điện có thể giảm khối lượng lớn khí thải cacbon".

Nguồn: N.P.D (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật” 19/7/2018