Tạo ra ethanol từ thân cây ngô và các phụ phẩm khác
Khi người nông dân trồng ngô thu hoạch vụ mùa, họ thường bỏ lại thân, lá và lõi ngô bị thối rữa trên cánh đồng. Hiện nay, các kỹ sư đã tạo ra một chủng men mới có thể chuyển đổi những phụ phẩm không ăn được này thành ethanol, là một loại nhiên liệu sinh học. Nếu quy trình có thể được nhân rộng, nguồn năng lượng tái tạo phần lớn chưa được khai thác này có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
.jpg)
Những nỗ lực trước đây để chuyển đổi vật liệu dạng sợi này (thân cây ngô) thành nhiên liệu đã đạt được thành công hạn chế. Trước khi sử dụng, thân cây ngô phải được phân hủy, nhưng quá trình này thường tạo ra các sản phẩm phụ làm chết men. Nhưng bằng cách điều chỉnh một gen trong men làm bánh mì thông thường, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một chủng có thể loại bỏ những sản phẩm phụ nguy hiểm đó và tiếp tục công việc biến đường thành ethanol.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances cho thấy loại men mới có thể sản xuất ra hơn 100 gam ethanol cho mỗi lít thân cây ngô đã qua xử lý, hiệu quả tương đương với quy trình tiêu chuẩn sử dụng hạt ngô để sản xuất nhiên liệu sinh học.
Tại Hoa Kỳ, hầu hết ethanol được làm từ ngô, loại cây trồng lớn nhất của đất nước và được trộn vào hầu hết xăng bán tại các trạm xăng. Ethanol từ ngô là một nguồn năng lượng tái tạo, nhưng nó có những hạn chế. Chuyển đổi ngô để sản xuất ethanol có thể làm giảm nguồn cung cấp lương thực và việc mở rộng đất trồng trọt chỉ để trồng ngô làm nhiên liệu sinh học sẽ làm mất môi trường sống tự nhiên. Biến thân cây ngô không ăn được thành ethanol có thể tăng nguồn cung cấp nhiên liệu sinh học mà không cần phải trồng thêm cây trồng.
Nhưng không giống như hạt ngô có đường dễ tiếp cận, thân ngô chứa đường liên kết trong lignocellulose, một hợp chất thực vật mà men không thể phân hủy. Áp dụng axit khắc nghiệt có thể giải phóng các loại đường này, nhưng quá trình này tạo ra các sản phẩm phụ độc hại có tên gọi là aldehyd có thể làm chết nấm men.
Các nhà nghiên cứu đã biết rằng bằng cách điều chỉnh tính chất hóa học của môi trường phát triển của nấm men, họ có thể cải thiện khả năng chịu đựng rượu của nó, vốn cũng có hại ở nồng độ cao. Với ý nghĩ đó, nhóm đã nghiên cứu một loại gen của men có tên là GRE2, giúp chuyển hóa aldehyd thành rượu. Nhóm đã tạo ngẫu nhiên khoảng 20.000 biến thể men, mỗi biến thể có một phiên bản GRE2 biến đổi gen khác nhau. Sau đó, đặt một loạt các biến thể bên trong một cái bình cũng chứa aldehyde độc hại để xem loại nấm men nào sẽ sống sót.
Các nhà khoa học cho biết chủng này giải quyết một thách thức chính trong quá trình lên men ethanol từ các vật liệu dạng sợi như thân cây ngô. Nhưng “còn nhiều cải tiến nữa sẽ phải xảy ra để làm cho công nghệ này khả thi về mặt thương mại, như những thách thức về hậu cần trong việc thu hoạch, vận chuyển và lưu trữ khối lượng lớn thân cây ngô.