Nhiên liệu sinh học cải tiến mới thay thế nhiên liệu diesel

(H2N2)-Các nhà nghiên cứu tại Viện Năng lượng Sinh học (JBEI) thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã tìm ra một nhiên liệu sinh học cải tiến mới có thể thay thế nhiên liệu thường dùng cho các động cơ diesel, nhưng lại sạch, xanh, tái tạo và được sản xuất tại Hoa Kỳ. Sử dụng các công cụ sinh học tổng hợp, nhóm nghiên cứu đã biến đổi gen của 2 chủng vi khuẩn, đó là vi khuẩn Escherichia coli và nấm men Saccharomyces cerevisiae để tạo ra tiền chất bisabolane, một thành phần của hợp chất hóa học...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhiên liệu sinh học cải tiến mới thay thế nhiên liệu diesel Nhiên liệu sinh học cải tiến mới thay thế nhiên liệu diesel (H2N2)-Các nhà nghiên cứu tại ViệnNăng lượng Sinh học (JBEI) thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đãtìm ra một nhiên liệu sinh học cải tiến mới có thể thay thế nhiênliệu thường dùng cho các động cơ diesel, nhưng lại sạch, xanh,tái tạo và được sản xuất tại Hoa Kỳ. Sử dụng các công cụ sinhhọc tổng hợp, nhóm nghiên cứu đã biến đổi gen của 2 chủng vikhuẩn, đó là vi khuẩn Escherichia coli và nấm menSaccharomyces cerevisiae để tạo ra tiền chất bisabolane, mộtthành phần của hợp chất hóa học terpene có trong thực vật vàđược sử dụng để tạo mùi thơm và hương vị. Các thử nghiệm banđầu cho thấy các đặc tính của bisabolane khiến nó trở thànhnhiên liệu tổng hợp sinh học thay thế cho nhiên liệu diesel số 2(D2).Chi phí gia tăng và sự phụ thuộc ngày càng nhiều vào các nguồncung cấp nhiên liệu chiết suất từ dầu mỏ của nước ngoài kết hợpvới những lo ngại của các nhà khoa học về việc đốt cháy cácnhiên liệu này tác động đến khí hậu toàn cầu đang thúc đẩynghiên cứu tìm ra các nhiên liệu thay thế tái tạo không thải cácbon. Các nhiên liệu sinh học cải tiến, đó là các nhiên liệu vận tảidạng lỏng chiết suất từ sinh khối xenlulô của cỏ lâu năm và cáccây trồng khác không phải là cây lương thực cũng như từ chấtthải nông nghiệp, được xem là có tiềm năng lớn để thay thếxăng, diesel và các nhiên liệu phản lực. Khác với etanol chỉđược sử dụng với số lượng hạn chế trong các động cơ xăng màkhông hề được dùng cho các động cơ diesel hay động cơ phảnlực, cộng với việc nhiên liệu này còn ăn mòn các đường ống dẫndầu và các thùng chứa hiện có, nhiên liệu sinh học cải tiến lạiphù hợp với các động cơ hiện có cũng như cở sở hạ tầng phânphối và lưu giữ nhiên liệu.Để sản xuất nhiên liệu sinh học cải tiến với chi phí-hiệu quả trênquy mô quốc gia, các nhà nghiên cứu đã tìm ra sesquiterpenes,hợp chất terpene có chứa 15 nguyên tử các bon (nhiên liệu dieselthông thường có từ 10-24 nguyên tử các bon).Taek Soon Lee, người chỉ đạo nghiên cứu cho rằngsesquiterpenes có hàm lượng năng lượng cao và các đặc tính lý-hóa giống như nhiên liệu diesel và nhiên liệu phản lực. Mặc dùthực vật là nguồn tự nhiên sản sinh ra hợp chất terpene, nhưngviệc sử dụng vi khuẩn biến đổi gen sẽ là phương pháp tiện lợi vàchi phí-hiệu quả để sản xuất các nhiên liệu sinh học tiên tiến trênquy mô lớn.Trong nghiên cứu gần đây, nhờ phản ứng trao đổi chất cần chotổng hợp sinh học, nhóm nghiên cứu đã biến đổi gen của cả Ecoli và S cerevisiae khiến cho chúng sản sinh với số lượng lớnmột hợp chất hóa học gọi là farnesyl diphosphate (FPP), có thểđược xử lý bằng các enzym để tổng hợp terpene cần có. Trongnghiên cứu mới nhất, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương phápnày để tạo ra tiền chất bisabolane.Cuối cùng, nhóm nghiên cứu mong muốn thay thế bước hydrohóa bisabolane nhờ xử lý hóa chất bằng enzym alkene reductazađược tạo ra từ E coli và nấm men biến đổi gen.Theo Lee, hydro hóa loại phân tử này bằng enzym là một kếhoạch đặt ra nhiều thách thức và là mục tiêu lâu dài. Mục tiêutrước mắt của nhóm nghiên cứu là phát triển chủng E coli vànấm men để sử dụng làm chất gây men trên quy mô thương mại.Ngoài ra, họ sẽ nghiên cứu sử dụng đường từ sinh khối như làmột nguồn các bon để sản xuất bisabolene