Phát triển phương pháp biến bìa cac-tông thành nhiên liệu sinh học

Tiêu dùng bền vững

16/09/2021

Các nhà khoa học Hàn Quốc đang nghiên cứu phương pháp sản xuất diesel từ các loại sinh khối lignoxenluloza như sản phẩm phụ nông nghiệp, giấy vụn và bìa các-tông.

Tìm ra các phương pháp mới để sản xuất diesel sinh học là cần thiết.

Các nhà khoa học thuộc Trung tâm Nghiên cứu năng lượng sạch tại Viện Khoa học công nghệ Hàn Quốc (KIST) đã phát triển một loại vi sinh vật mới, có khả năng sản xuất tiền chất diesel sinh học từ các loại sinh khối lignoxenluloza như sản phẩm phụ nông nghiệp, giấy vụn và bìa các-tông. Nghiên cứu mới được kỳ vọng sẽ mở ra hướng sản xuất nhiên liệu sinh học từ nguồn đa dạng và bền vững hơn so với hiện tại.

Sử dụng diesel sinh học thay thế nhiên liệu hóa thạch nhằm hạn chế các tác động môi trường là xu hướng đang được thúc đẩy trên toàn thế giới. Tuy vậy, để nguồn nhiên liệu này có thể hoàn toàn thay thế nhiên liệu hoá thạch là điều không dễ dàng. Những thách thức về mặt chi phí, công nghệ, hạ tầng và cả nguồn cung cho sản xuất vẫn khiến nhiên liệu sinh học còn chưa thể phổ biến tại nhiều quốc gia, đặc biệt là các nước đang phát triển nơi chịu ảnh hưởng nặng nhất bởi biến đổi khí hậu.

Trên thế giới, phương pháp sản xuất diesel sinh học phổ biến là từ xử lý dầu thực vật, phế thải thực vật như lõi ngô, rong tảo... và một phần nhỏ từ các loại mỡ cá, mỡ động vật. Tuy nhiên, hạn chế của nó là nguồn cung nguyên liệu không ổn định.

Vì vậy, việc tìm ra các phương pháp mới nhằm chuyển hoá sinh khối thành diesel là điều rất cần thiết. Trong đó việc xử lý các loại vật liệu sẵn có, như phụ phẩm nông nghiệp, giấy vụn và bìa các-tông, là loại sinh khối lignoxenluloza thành nhiên liệu sinh học đang được giới khoa học quan tâm. Nếu hướng đi này thành công sẽ tạo ra cú hích mới cho ngành sản xuất nhiên liệu sinh học bởi nguồn cung vô cùng dồi dào, chi phí đầu vào rẻ và còn giảm đáng kể rác thải ra môi trường.

Trong bối cảnh đó, nghiên cứu mới của các nhà khoa học KIST rất có giá trị. Quá trình nghiên cứu đã phát triển một loại vi sinh vật mới có khả năng sản xuất tiền chất diesel sinh học với hiệu suất thu hồi sản phẩm cao gấp đôi so với các loại vi sinh vật thường có trong tự nhiên.

Sơ đồ mô phỏng quá trình sử dụng vi sinh vật để chuyển hoá đường trong sinh khối lignoxenluloza thành tiền chất diesel.

Theo TS. Sun-Mi Lee, trưởng nhóm nghiên cứu KIST, thực chất các vi sinh vật trong thiên nhiên cũng có thể sản xuất tiền chất diesel sinh học bằng cách chuyển hóa glucoza, vốn chứa 30 - 35% trong sinh khối lignoxenluloza. Nhưng hạn chế của chúng là không có khả năng tiêu hoá xyloza, vật chất chiếm 65 - 70% trong sinh khối. Do đó giảm đáng kể hiệu suất chuyển hoá nguyên liệu diesel sinh học, dẫn đến khó khăn trong ứng dụng phương pháp này vào sản xuất công nghiệp.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu KIST đã phát triển một loại vi sinh vật mới có thể tạo ra tiền chất diesel bằng cách chuyển hóa hiệu quả xyloza cũng như glucoze. Đặc biệt, con đường trao đổi chất của vi sinh vật đã được thiết kế lại bằng cách sử dụng kéo di truyền để ngăn chặn sự can thiệp vào việc cung cấp coenzyme cần thiết để sản xuất tiền chất diesel. Ví dụ, khả năng chuyển hóa xyloza đã được cải thiện bằng cách chọn và nuôi cấy chỉ những vi sinh vật mang lại hiệu suất chuyển hoá tiền chất diesel tốt nhất.

Qua kết quả thử nghiệm, vi sinh vật mới tiêu hoá tất cả các thành phần đường trong sinh khối lignoxenluloza. Hiệu suất thu hồi sản phẩm tiền diesel cao gấp đôi so với các phương pháp trước đó, khi vấn đề coenzym chưa được giải quyết.

TS. Lee cho biết "việc mở rộng nguồn cung nhiên liệu sinh học giúp chúng ta đối phó với biến đổi khí hậu một cách nhanh chóng và hiệu quả. Đồng thời sẽ tạo điều kiện mở rộng các ngành công nghiệp liên quan và thúc đẩy công nghệ". Hiện các nhà khoa học đang tiếp tục phát triển nghiên cứu này để khiến nó có thể sớm được đưa vào ứng dụng sản xuất.

Thanh Thanh

Tags: