Công nghệ sản xuất xăng từ khí CO2 và vi khuẩn tiêu chảy

Bên cạnh những thành tựu đáng nể trong việc cải thiện đời sống xã hội, nâng cao năng suất chất lượng trong sản xuất, sự phát triển của các ngành công nghiệp cũng đi kèm với những mặt trái đáng lo ngại, trong đó có vấn đề ô nhiễm môi trường. Công nghiệp ngày càng phát triển kéo theo sự gia tăng của lượng khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đang đặt rất nhiều kỳ vọng vào ý tưởng chuyển khí CO2 thành methanol.

Ý tưởng này được giới chuyên gia đánh giá rất cao vì vừa giảm lượng khí CO2 trong bầu khí quyển lại vừa sản xuất được nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường, từ đó giúp nâng cao năng suất chất lượng cho toàn ngành xăng dầu trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt. Để làm được điều này, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Năng lượng quốc gia Argonne đang tập trung phát một loại vật liệu mới từ Đồng có thể làm cho công nghệ chuyển đổi CO2 thành methanol đạt hiệu quả cao hơn, có thể ứng dụng vào thực tiễn.

Công nghệ sản xuất xăng từ khí CO2 hay vi khuẩn tiêu chảy vừa giúp bảo vệ môi trường, vừa nâng cao năng suất chất lượng ngành xăng dầu

Vật liệu mới này được gọi là Đồng Tetramer, có cấu trúc “bao gồm các cụm nhỏ hình thành từ 4 nguyên tử đồng trên một màng mỏng oxit nhôm”. Chúng sẽ đóng vai trò chất xúc tác cho phản ứng chuyển đổi CO2 thành methanol. Các phân tử CO2 sẽ có thể liên kết với các cụm nguyên tử đồng này và “chúng sẽ được định hướng theo một cách lý tưởng để phản ứng hóa học xảy ra”. So với các quy trình công nghiệp hiện nay trong ngành xăng dầu, mô hình mới này đạt được hiệu suất cao hơn đáng kể.

Cho đến nay, công nghệ với vật liệu mới này vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chỉ có những mẫu vật liệu ở kích thức nanomet được tạo ra. Các nhà khoa học sẽ cần phải triển khai chúng ở một quy mô lớn hơn. Đồng thời hướng nghiên cứu cũng sẽ mở ra những cơ hội mới để tìm kiếm thêm những chất xúc tác hiệu quả hơn cả Đồng Tetramer.

Cùng chung mục tiêu nâng cao năng suất chất lượng ngành xăng dầu, các nhà khoa học còn gây ngạch nhiên với việc biến đổi gene vi khuẩn Escherichia Coli (hay khuẩn E. coli, ký sinh trên đường ruột) để tạo nhiên liệu sinh học. Cụ thể, các nhà khoa học đã phát triển một quy trình để các vi khuẩn biến đổi gene có thể tạo thành một loại dầu tương tự diesel. Quy trình này được coi là bước đột phá khá quan trọng bởi xăng là loại nhiên liệu đắt hơn dầu diesel và có tính thương mại cao.

Các loại nhiên liệu mới sẽ giải quyết bài toàn năng suất trong bối cảnh tài nguyên thiên nhiên ngày càng khan hiếm

Một thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết: "Tầm quan trọng của bước đột phá này là không cần trải qua một quá trình tạo xăng từ vi khuẩn E. coli. Chúng tôi đã thành công trong việc chuyển đổi sinh khối hoặc glucose trực tiếp thành xăng. Loại xăng mà chúng tôi tạo ra có thể sử dụng cho xe hơi. Nó có thành phần và tính chất hóa học giống hệt các loại nhiên liệu đốt thông thường.”

Theo đó, khi vi khuẩn E. coli bị hấp thu bởi đường có trong thực vật hoặc các cây trồng phi thực phẩm khác, chúng sẽ sản xuất ra loại enzyme chuyển đổi đường thành axit béo, sau đó biến thành hydrocacbon – cấu trúc hóa học có trong những nhiên liệu khí đốt đang được các doanh nghiệp xăng dầu tung ra thị trường.

Tuy nhiên, theo lời nhóm nghiên cứu, ngày xe hơi sử dụng loại “xăng vi khuẩn” này vẫn còn xa. Hiện phòng thí nghiệm mới chỉ có thể tạo vài giọt nhiên liệu mỗi giờ và chiết xuất được khoảng 580 mg xăng từ 1 lít glucose tự nhiên. “Mục tiêu tiếp theo của chúng tôi là sản xuất 3g xăng trong một giờ, sau đó nâng nó lên đến 10g, thậm chí là 20g. Sau đó, chúng tôi sẽ thương mại hóa sản phẩm”, một nhà khoa học khẳng định.

Minh Thùy