Các phương pháp công nghệ sinh học và hóa học mới sẽ tạo điều kiện sản xuất có hiệu quả các hóa chất, vật liệu và nhiên liệu từ các nguồn tự nhiên tái tạo. Trung tâm xuất sắc (CoE) về nghiên cứu công nghệ sinh học trắng (còn gọi là công nghệ sinh học công nghiệp) – hóa học “xanh” thuộc Viện hàn lâm Phần Lan tập trung vào nghiên cứu và phát triển tế bào vi khuẩn để sản xuất các hợp chất mới có ích từ đường có trong sinh khối thực vật. Ví dụ, các hợp chất này có thể được sử dụng để sản xuất nhựa sinh học hoặc trong các ứng dụng y học.
Merja Penttilä, GS nghiên cứu và là Giám đốc Trung tâm xuất sắc thuộc Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật VTT ở Phần Lan giải thích: Nhờ có công nghệ gen, họ có thể biến thay đổi quá trình trao đổi chất của vi khuẩn, qua đó tạo ra các axit hữu cơ cho một loạt các ứng dụng công nghiệp. Các axit hữu cơ có thể được dùng để sản xuất nhựa mới và các nguyên liệu dệt hoặc công nghệ đóng gói.
Các phương pháp mới giữ vai trò quan trọng khi nhiều ngành công nghiệp đang phát triển các quy trình sản xuất năng lượng có hiệu quả và thân thiện với môi trường. Sử dụng tài nguyên thiên nhiên tái tạo như nguyên liệu thải của ngành nông nghiệp hoặc công nghiệp để thay thế các nguyên liệu thô từ dầu mỏ sẽ làm cho các ngành công nghiệp ít phụ thuộc vào nguyên liệu thô hóa thạch và kết quả là giảm phát thải CO2 vào khí quyển.
CoE cũng triển khai các phương pháp đo có độ nhạy cao và nghiên cứu các chức năng của tế bào vi khuẩn ở cấp độ phân tử. Các nhà khoa học cần có thông tin này để phát triển các quy trình sinh học hiệu quả trong tương lai. Ví dụ, họ tạo ra các công cụ mới nhỏ gọn có kích thước nano để đo và kiểm soát hoạt động của vi khuẩn trong các lò phản ứng sinh học trong quá trình sản xuất.
Quá trình trao đổi chất của các vi khuẩn thay đổi tới mức chúng sẽ chuyển đổi đường từ sinh khối thực vật thành axit đường (sugar acid) và các chất dẫn xuất. Các hợp chất này được dùng làm nguyên liệu thô cho các loại polyeste mới có các đặc tính như hòa tan trong nước và phân hủy cực nhanh thành các chất tự nhiên có thể sử dụng chẳng hạn như trong ngành y. Bằng cách thay đổi axit đường, cũng có thể tạo ra các hợp chất thay thế các axit thơm từ dầu mỏ trong quá trình sản xuất nhựa và vải phản ứng nhiệt.
GS Ali Harlin, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: Axit đường có thể được sử dụng để sản xuất nhựa kỹ thuật phân hủy sinh học bao gồm polyamide hoặc các thành phần chức năng làm tăng khả năng hấp thu nước của xenlulo. Các vật liệu mới có thể thay thể các thành phần hấp thu không phân hủy sinh học hiện có trong các sản phẩm vệ sinh. Axit đường cũng là nguồn axit hydroxy như axit glycolic có đặc tính cản oxy nên phù hợp để đóng gói thực phẩm.
Trong tương lai, để có khả năng thay thế hoạt động sản xuất công nghiệp dựa vào các hóa chất hóa dầu bằng các quy trình sản xuất mới dựa vào sinh khối chất thải, các quy trình mới cần phải rất hiệu quả. Thách thức chủ yếu là làm sao cho các vi khuẩn trong các quy trình sinh học sử dụng đường từ sinh khối để chuyển đổi thành các hợp chất mong muốn một cách hiệu quả nhất.
Hoahocngaynay.com
Nguồn NASATI/Eurekalert
