Dùng vi khuẩn chế tạo xăng

Lee Sang Yup, người đứng đầu nhóm
nghiên cứu dùng vi khuẩn chế tạo xăng.

Nguyễn Hải Hoành lược thuật 

Một bài viết trên tạp chí Nature online ngày 30/9/2013 cho biết, lần đầu tiên trên thế giới, một nhóm nhà khoa học Hàn Quốc đã dùng vi khuẩn chế tạo thành công xăng - loại nhiên liệu phổ biến nhất để chạy xe hơi. Họ đã khám phá được loại vi khuẩn đại tràng - tiếng Anh Escherichia Coli, viết tắt E. coli (tức coliform, ta gọi là trực khuẩn đại tràng) - có thể chuyển hóa đường glucose thành xăng. Cụ thể họ đã làm ra 580 gam xăng từ 1 lít dung dịch nuôi cấy khuẩn E.coli. Đây là loại “xăng sinh vật” được chế tạo theo phương pháp sinh khối (biomass) lên men.

Bài viết nói trên dưới đầu đề “Dùng vi khuẩn chế tạo Alkane (trong hóa hữu cơ có thể hiểu là hydrocarbon chuỗi ngắn) sau đó đã được Sciencedaily cùng nhiều báo khác trên toàn thế giới đăng lại với những bình luận lạc quan.

Nhật báo Trung ương (Korea Joongang Daily) của Hàn Quốc và các báo khác cho biết; năm 2010, một nhóm nghiên cứu của Mỹ từng công bố trên tạp chí Science bản báo cáo đưa tin họ đã dùng vi khuẩn chế tạo ra Alkane chuỗi dài chứa 13-17 nguyên tử carbon, một loại “dầu diesel sinh vật” có thành phần như dầu diesel; tuy vậy chưa từng thấy có báo cáo về việc dùng vi khuẩn chế tạo được loại Alkane chuỗi ngắn có thể thay cho xăng.

Xăng là một hỗn hợp của hydrocarbon, các chất phụ gia và chất xúc tác; thông thường được chế ra từ dầu mỏ. Dầu thô khi được làm nóng tới 30-140 độ C sẽ từ thể lỏng biến thành thể khí, qua đó tách ra được xăng; khi làm nóng tới 250 độ C thì sẽ lấy được dầu diesel. Hai loại nhiên liệu này đều là hợp chất hydrocarbon dạng chuỗi (còn gọi là alkane). Xăng và diesel khác nhau ở chiều dài của chuỗi. Số lượng nguyên tử carbon của xăng là từ 4 đến 12, còn diesel có tới 13-17 nguyên tử carbon, tức chuỗi carbon của diesel dài hơn.

Nhóm cán bộ khoa học của khoa sinh hóa Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Hàn Quốc KAIST do Lee Sang Yup lãnh đạo đã thực hiện thành công việc nghiên cứu loại vi khuẩn làm ra xăng. Lee Sang Yup là một trong bảy giáo sư công huân của Viện KAIST.

Nhóm nghiên cứu cho vi khuẩn E.coli phân hủy thực vật, qua đó tổng hợp được chất a-xit béo có 16-18 nguyên tử carbon, làm thành màng tế bào. Tuy vậy họ chỉ thu được một lượng cực ít a-xit béo, chưa bằng 1% tổng số tế bào. Nhưng các nhà khoa học đã tìm cách cải tạo gene di truyền của E. coli, qua đó tổng hợp được nhiều a-xit béo có 10-12 nguyên tử carbon. Các gene đã cải tạo bớt được một nguyên tử carbon, cuối cùng E. coli sinh ra loại alkane có 9-11 nguyên tử carbon, tức xăng. Tương tự như nguyên lý nấm men chuyển hóa đường trong công nghiệp làm rượu bia, ở đây vi khuẩn E.coli chuyển hóa các loại cỏ tạp hoặc mùn cưa thành xăng.

Như vậy nhóm nghiên cứu Lee Sang Yup là tác giả đầu tiên của phương pháp dùng vi khuẩn chế tạo loại alkane có chuỗi carbon ngắn.

GS Lee Sang Yup cho biết; Nếu so sánh với kết quả làm ra dầu diesel của nhóm nghiên cứu người Mỹ thì nhóm của ông có hiệu suất cao hơn, tuy rằng lượng xăng làm ra hãy còn quá ít. Ở đây, điều quan trọng là đã chứng minh được việc có thể sử dụng vi khuẩn để làm ra xăng.

Theo Sciencedaily, từ trước tới nay loài người dựa vào các nguồn tài nguyên hóa thạch có sẵn trong thiên nhiên để sản xuất ra những loại nhiên liệu lỏng như xăng, dầu diesel cùng nhiều hóa chất dùng trong công nghiệp và đời sống hàng ngày. Thế nhưng nguồn tài nguyên thiên nhiên hóa thạch đang ngày một cạn kiệt, môi trường sống ngày càng bị ô nhiễm, bầu không khí toàn cầu ngày một nóng lên — các vấn nạn đó đã làm cho mọi người quan tâm mạnh mẽ tới việc nghiên cứu-triển khai các phương pháp bền vững để sản xuất ra nhiên liệu và hóa chất.

Thời gian qua một số nước đã sản xuất thành công nhiên liệu sinh học Ethanol từ ngô hoặc mía, với quy mô công nghiệp, cũng theo nguyên lý dùng vi khuẩn. Ethanol có thể giúp giải quyết nạn khan hiếm xăng dầu, nhưng dùng ngô với số lượng lớn như vậy là rất phí phạm lương thực, vì trên thế giới hãy còn hàng tỷ người không có ngô mà ăn; ngoài ra việc phá rừng để trồng ngô và mía còn đem lại hậu quả tai hại về môi sinh.
Trong tình hình đó, thành tựu nghiên cứu của nhóm Lee Sang Yup có ý nghĩa rất quan trọng.

Nếu dự án nói trên tiếp tục triển khai thuận lợi, có thể chế tạo xăng với năng suất cao và thương mại hóa thành công sản phẩm này thì loài người sẽ có thể tận dụng mọi nguồn tài nguyên thực vật không ăn được (thực vật phi thực phẩm) để làm ra nhiên liệu chạy xe hoặc các sản phẩm như chất dẻo dễ tự hủy v.v… Tài nguyên thực vật phi thực phẩm vô cùng phong phú, vì thế thành tựu nghiên cứu nói trên sẽ góp phần quan trọng giúp giải quyết khó khăn về năng lượng và bảo vệ môi sinh.
Nguyễn Hải Hoành lược thuật