(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 terpene có trong thực vật và được sử dụng để tạo mùi thơm và hương vị. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy các đặc tính của bisabolane khiến nó trở thành nhiên 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 nguồn cung cấp nhiên liệu chiết suất từ dầu mỏ của nước ngoài kết hợp với những lo ngại của các nhà khoa học về việc đốt cháy các nhiên liệu này tác động đến khí hậu toàn cầu đang thúc đẩy nghiên cứu tìm ra các nhiên liệu thay thế tái tạo không thải các bon. Các nhiên liệu sinh học cải tiến, đó là các nhiên liệu vận tải dạng lỏng chiết suất từ sinh khối xenlulô của cỏ lâu năm và các cây trồng khác không phải là cây lương thực cũng như từ chất thải nông nghiệp, được xem là có tiềm năng lớn để thay thế xăng, diesel và các nhiên liệu phản lực. Khác với etanol chỉ được sử dụng với số lượng hạn chế trong các động cơ xăng mà không hề được dùng cho các động cơ diesel hay động cơ phản lực, cộng với việc nhiên liệu này còn ăn mòn các đường ống dẫn dầu và các thùng chứa hiện có, nhiên liệu sinh học cải tiến lại phù hợp với các động cơ hiện có cũng như cở sở hạ tầng phân phối và lưu giữ nhiên liệu.
Để sản xuất nhiên liệu sinh học cải tiến với chi phí-hiệu quả trên quy mô quốc gia, các nhà nghiên cứu đã tìm ra sesquiterpenes, hợp chất terpene có chứa 15 nguyên tử các bon (nhiên liệu diesel thông thường có từ 10-24 nguyên tử các bon).
Taek Soon Lee, người chỉ đạo nghiên cứu cho rằng sesquiterpenes có hàm lượng năng lượng cao và các đặc tính lý-hóa giống như nhiên liệu diesel và nhiên liệu phản lực. Mặc dù thực vật là nguồn tự nhiên sản sinh ra hợp chất terpene, nhưng việc sử dụng vi khuẩn biến đổi gen sẽ là phương pháp tiện lợi và chi phí-hiệu quả để sản xuất các nhiên liệu sinh học tiên tiến trên quy mô lớn.
Trong nghiên cứu gần đây, nhờ phản ứng trao đổi chất cần cho tổng hợp sinh học, nhóm nghiên cứu đã biến đổi gen của cả E coli và S cerevisiae khiến cho chúng sản sinh với số lượng lớn một hợp chất hóa học gọi là farnesyl diphosphate (FPP), có thể được xử lý bằng các enzym để tổng hợp terpene cần có. Trong nghiên cứu mới nhất, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp này để tạo ra tiền chất bisabolane.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu mong muốn thay thế bước hydro hóa bisabolane nhờ xử lý hóa chất bằng enzym alkene reductaza được tạo ra từ E coli và nấm men biến đổi gen.
Theo Lee, hydro hóa loại phân tử này bằng enzym là một kế hoạch đặt ra nhiều thách thức và là mục tiêu lâu dài. Mục tiêu trước mắt của nhóm nghiên cứu là phát triển chủng E coli và nấm 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 là một nguồn các bon để sản xuất bisabolene.
Hoahocngaynay.com
Nguồn NASATI/Physorg
