Các kỹ sư hóa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) do GS. Gregory Stephanopoulos dẫn đầu, đã biến đổi đường thực vật thành dầu mỏ bằng cách thay đổi các con đường trao đổi chất của nấm men.
Trong nghiên cứu, các kỹ sư đã tái lập trình về mặt di truyền một chủng nấm men để chuyển đổi đường thực vật thành chất béo hiệu quả hơn, một bước tiến có thể dẫn đến khả năng sản xuất nhiên liệu tái tạo năng lượng cao như diesel.
Các nhà khoa học đã biến đổi các con đường trao đổi chất của nấm men sản sinh tự nhiên khối lượng lớn chất béo, làm tăng hơn 30% hiệu suất. Cải tiến này giúp hoạt động sản xuất nhiên liệu tái tạo năng lượng cao trở nên khả thi về mặt kinh tế. GS. Stephanopoulos cho biết: “Chúng tôi đã đạt được khoảng 75% tiềm năng của nấm men và sẽ nghiên cứu tăng thêm 25% nữa”.
Các nhiên liệu tái tạo như ethanol làm từ ngô, có thể được sử dụng làm chất phụ gia cho xăng xe ô tô, nhưng đối với các phương tiện lớn như máy bay, xe tải và tàu thủy, cần có các nhiên liệu mạnh hơn như diesel.
GS. Stephanopoulos cho rằng: "Diesel là nhiên liệu ưa thích vì mật độ năng lượng cao và các động cơ hiệu suất cao chạy bằng diesel. Vấn đề đối với diesel cho đến nay là nhiên liệu này được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch".
Những nỗ lực để chế tạo động cơ chạy bằng diesel sinh học từ các loại dầu ăn đã qua sử dụng, đã đạt được những thành công nhất định, nhưng dầu ăn là một nguồn nhiên liệu tương đối khan hiếm và đắt đỏ. Các loại tinh bột như tinh bột mía và ngô rẻ hơn và phong phú hơn, nhưng những carbohydrate đầu tiên phải được chuyển đổi thành chất béo, sau đó thành nhiên liệu mật độ cao như diesel.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu loại nấm men Yarrowia lipolytica có khả năng sản sinh một cách tự nhiên khối lượng lớn chất béo và tập trung sử dụng hoàn toàn các electron do sự phân hủy glucose tạo ra. Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu đã biến đổi Yarrowia bằng các con đường tổng hợp chuyển đổi NADH dư thừa, một sản phẩm của quá trình phân hủy glucose thành NADPH, có thể được sử dụng để tổng hợp chất béo. Cuối cùng, các nhà khoa học đã thử nghiệm hơn 10 con đường tổng hợp đã được biến đổi.
GS. Stephanopoulos cho biết: "Sự kết hợp của 2 trong số các con đường tổng hợp này cung cấp cho chúng tôi kết quả tốt nhất. Nhưng, chúng tôi vẫn chưa hiểu rõ các cơ chế thực tế làm cho một số con đường tổng hợp hoạt động hiệu quả hơn nhiều so với các con đường khác".
Nhờ có các con đường trao đổi chất cải tiến, các tế bào nấm men chỉ cần 2/3 lượng đường mà các tế bào nấm men chưa biến đổi cần có để sản sinh cùng một lượng dầu mỏ.
Mặc dù quá trình mới biến đổi glucose thành chất béo có thể khả thi về mặt kinh tế, nhưng các nhà nghiên cứu đang hy vọng sẽ tăng hơn nữa hiệu quả của quá trình này. Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng đang tìm cách sử dụng các nguồn nguyên liệu thực vật rẻ hơn như cỏ và chất thải nông nghiệp, đòi hỏi phải chuyển đổi xenlulô thành đường glucose.
Các nhà khoa học đã biến đổi các con đường trao đổi chất của nấm men sản sinh tự nhiên khối lượng lớn chất béo, làm tăng hơn 30% hiệu suất. Cải tiến này giúp hoạt động sản xuất nhiên liệu tái tạo năng lượng cao trở nên khả thi về mặt kinh tế. GS. Stephanopoulos cho biết: “Chúng tôi đã đạt được khoảng 75% tiềm năng của nấm men và sẽ nghiên cứu tăng thêm 25% nữa”.
Các nhiên liệu tái tạo như ethanol làm từ ngô, có thể được sử dụng làm chất phụ gia cho xăng xe ô tô, nhưng đối với các phương tiện lớn như máy bay, xe tải và tàu thủy, cần có các nhiên liệu mạnh hơn như diesel.
GS. Stephanopoulos cho rằng: "Diesel là nhiên liệu ưa thích vì mật độ năng lượng cao và các động cơ hiệu suất cao chạy bằng diesel. Vấn đề đối với diesel cho đến nay là nhiên liệu này được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch".
Những nỗ lực để chế tạo động cơ chạy bằng diesel sinh học từ các loại dầu ăn đã qua sử dụng, đã đạt được những thành công nhất định, nhưng dầu ăn là một nguồn nhiên liệu tương đối khan hiếm và đắt đỏ. Các loại tinh bột như tinh bột mía và ngô rẻ hơn và phong phú hơn, nhưng những carbohydrate đầu tiên phải được chuyển đổi thành chất béo, sau đó thành nhiên liệu mật độ cao như diesel.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu loại nấm men Yarrowia lipolytica có khả năng sản sinh một cách tự nhiên khối lượng lớn chất béo và tập trung sử dụng hoàn toàn các electron do sự phân hủy glucose tạo ra. Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu đã biến đổi Yarrowia bằng các con đường tổng hợp chuyển đổi NADH dư thừa, một sản phẩm của quá trình phân hủy glucose thành NADPH, có thể được sử dụng để tổng hợp chất béo. Cuối cùng, các nhà khoa học đã thử nghiệm hơn 10 con đường tổng hợp đã được biến đổi.
GS. Stephanopoulos cho biết: "Sự kết hợp của 2 trong số các con đường tổng hợp này cung cấp cho chúng tôi kết quả tốt nhất. Nhưng, chúng tôi vẫn chưa hiểu rõ các cơ chế thực tế làm cho một số con đường tổng hợp hoạt động hiệu quả hơn nhiều so với các con đường khác".
Nhờ có các con đường trao đổi chất cải tiến, các tế bào nấm men chỉ cần 2/3 lượng đường mà các tế bào nấm men chưa biến đổi cần có để sản sinh cùng một lượng dầu mỏ.
Mặc dù quá trình mới biến đổi glucose thành chất béo có thể khả thi về mặt kinh tế, nhưng các nhà nghiên cứu đang hy vọng sẽ tăng hơn nữa hiệu quả của quá trình này. Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng đang tìm cách sử dụng các nguồn nguyên liệu thực vật rẻ hơn như cỏ và chất thải nông nghiệp, đòi hỏi phải chuyển đổi xenlulô thành đường glucose.
N.P.D-NASATI - Dân Trí (Theo Scitechdaily)
Relate Threads
