Mới đây, một nhóm nhà khoa học người Mỹ cho rằng có thể giảm chi phí sản xuất ethanol từ nguyên liệu gỗ nhờ vào cơ chế tiêu hóa thức ăn ở mối.
Loài mối sẽ cứu chúng ta? Ảnh: ABC
Giảm giá thành sản xuất ethanol nhờ mối?
Với công nghệ hiện tại, sản xuất ethanol từ các nguyên liệu gỗ tốn rất nhiều năng lượng, vì giá thành của loại khí không gây hại cho môi trường này có giá thành rất cao. Do vậy, tiến sĩ Scarf và các cộng sự, thuộc Trường Đại học Florida (Mỹ), đã nghiên cứu trong suốt 5 năm qua nhằm tìm ra cơ chế chuyển hóa gỗ thành chất đường ở mối – loại công trùng gây thiệt hại cho Mỹ 2 tỷ đô la/năm. Mặc dù gặp rất nhiều khó khăn, những kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy những tín hiệu khá khả quan.
Sau khi nghiên cứu, các nhà khoa học đã xác định được hơn 6.555 loại gien tham gia vào quá trình chuyển hóa từ gỗ thành đường trong ruột hơn 2.500 con mối thợ. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đã xác định được những gien nào quan trọng nhất trong quá trình chuyển hóa các chất xơ trong gỗ thành đường – sản phẩm cuối cùng để tinh chế ra ethanol.
Mối chuyển hóa từ gỗ thành đường như thế nào?
Quá trình được bắt đầu khi những hạt gỗ, giống như mùn cưa, được chuyển vào ruột của mối. Tại đây, mối sẽ tiết ra các xúc tác protein (Enzyme). Sau đó, gỗ sẽ được chuyển tới phần ruột cuối. Ở quá trình này, những hạt gỗ sẽ được chuyển hóa thành đường nhờ tác tác động của của một loại vi khuẩn có cấu tạo như những Enzyme do mối sinh ra.
"Những enzyme và các vi khuẩn có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa từ gỗ thành đường trong cơ thể của mối”, tiến sĩ Scharf nói. “Rõ ràng, những vi khuẩn trong ruột mối không phải là những kẻ sống ký sinh. Chúng đóng vai trò là các đối tác quan trọng trong quá trình chuyển hóa này”.
Sản xuất Enzyme ở quy mô công nghiệp
Với việc hiểu rõ quá trình chuyển hóa từ gỗ thành đường trong ruột mối, tiến sĩ Scarf và các cộng sự đã có thể tìm ra giải pháp cho nghiên cứu của họ. Những con mối sử dụng các enzyme do chúng sinh ra cũng như nhờ sự trợ giúp của các vi khuẩn để chuyển hóa gỗ thành đường. Tất cả những gì các nhà khoa học cần làm bây giờ là tìm cách sản xuất một lượng lớn những chất enzyme và vi khuẩn đó để chuyển hóa gỗ thành đường ở phạm vi công nghiệp. Sau đó, đường thu được sẽ dễ dàng được điều chế thành ethanol bằng công nghệ hiện tại.
"Điều đầu tiên mọi người có thể nghĩ chúng tôi sẽ phải tạo một nhà máy khổng lồ gồm hàng triệu con mối trong đó để sản xuất enzyme”, tiến sĩ Scharf nói. “Có lẽ điều đó nên dùng làm kịch bản cho một bộ phim kinh dị thì tốt hơn. Nhưng chúng ta cần phải tìm ra một cách hiệu quả hơn để sản xuất enzyme”.
Các nhà khoa học đã đưa ra ý tưởng sản xuất enzyme bằng cách cấy các gien tạo ra enzyme của mối vào cơ thể sống khác có khả năng sinh sản nhanh hơn. Vấn đề nữa là chúng ta cũng cần có một lượng lớn vi khuẩn có trong ruột mối.
"Với công nghệ sinh học hiện nay, chúng ta có thể tạo ra các vi sinh chuyển gien trong phòng thí nghiệm. Sau đó, bạn có thể sử dụng các phản ứng sinh học để tạo ra số vi sinh cần thiết như bạn mong muốn”, tiến sĩ Scharf nói. “Những vi sinh đơn bào có thể tự nhân đôi sau 20 phút và điều đó có nghĩa là bạn có thể thu được hàng trăm kg vi sinh chỉ trong thời gian rất ngắn nếu sản xuất trên quy mô lớn".
Tuy các nhà khoa học vẫn chưa thành công trong việc sản xuất ethanol bằng phương pháp này, nhưng những nghiên cứu này cũng giúp chúng ta có một hướng mới để giảm giá thành sản xuất ethanol – nguồn nhiên liệu được coi là sẽ thay thế cho xăng trong tương lai.
