Roy Curtiss thuộc Trung tâm các bệnh truyền nhiễm và vaccin, Viện thiết kế sinh học và cũng là giáo sư tại Trường Khoa học nhân văn cho rằng chi phí thực thế liên quan đến bất cứ hoạt động sản xuất nhiên liệu sinh học nào là thu các sản phẩm phụ và biến chúng thành nhiên liệu. Toàn bộ hệ thống mà chúng tôi đã phát triển là một biện pháp để thu hồi các nguyên liệu màu xanh lá cây không cần tới năng lượng mà phụ thuộc vào các qui trình vật lý hoặc hóa học.

Curtiss là một thành viên nhóm nghiên cứu đa ngành của ASU đã tập trung vào việc tối ưu hóa các vi khuẩn quang hợp còn gọi là vi khuẩn lam như một nguồn nhiên liệu sinh học tái tạo. Các vi khuẩn này dễ dàng biến đổi gen và cho năng suất cao hơn so với bất kỳ loại cây trồng hiện đang được sử dụng để sản xuất nhiên liệu vận tải.

Tuy nhiên, đến nay, việc thu các chất béo từ vi khuẩn cần nhiều bước xử lý tốn kém chiếm tới 70-80% tổng chi phí sản xuất nhiên liệu sinh học tái tạo, làm cho chúng không cạnh tranh được về chi phí sản xuất so với dầu mỏ.

Các vi khuẩn lam có một lớp màng bảo vệ chắc chắn ở bên ngoài giúp vi khuẩn phát triển trong các môi trường xung quanh thậm chí khắc nghiệt, tạo thành lớp chất bẩn thường thấy trong các bể bơi. Giống như thực vật, các vi khuẩn lam phụ thuộc vào ánh nắng mặt trời, nước và CO₂ để sinh trưởng.

Để các vi khuẩn lam dễ dàng tiết ra hàm lượng mỡ cao, Curtiss và TS Liu Xinyao đã cấy một bộ gen vào vi khuẩn quang hợp sản sinh ra các enzym để phân hủy các lipit ở màng, tạo các lỗ thủng trong màng để giải phóng axit béo tự do vào trong nước. Trong quá trình lập trình lại gen của tế bào, các enzym chỉ được sản sinh khi CO₂, một thành phần thiết yếu cho sự phát triển của vi khuẩn, được loại bỏ khỏi môi trường của chúng.

TS Liu cho biết: Đầu tiên, chúng tôi giải phóng axit béo bằng cách gây ra quá trình tự phá hủy của vi khuẩn nhờ bổ sung niken, nhưng điều này không tốt cho môi trường. Vì vậy, lần này, chúng tôi đã tiến hành theo hướng thông minh hơn bằng cách ngừng cung cấp CO₂. Chiến lược không bổ sung gì để thu hồi các nhiên liệu từ sinh khối được thiết kế để làm giảm đáng kể chi phí xử lý.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các enzym phân hủy chất béo còn gọi là các lipaza từ các nguồn vi khuẩn, nấm và nguồn khác để đánh giá nguồn nào hiệu quả nhất. Các lipaza có thể hoạt động giống như kéo phân tử (molecular scissor), cắt giảm các axit béo từ các màng quang hợp. Họ cũng đã nghiên cứu để tối ưu hóa các điều kiện phát triển, thử nghiệm các thông số như mật độ nuôi cấy tế bào của vi khuẩn, cường độ ánh sáng và khuấy trộn các mẻ vi khuẩn nuôi cấy.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ kiểm tra kết quả của họ trong các lò phản ứng sinh - quang học (photobioreactor) quy mô lớn, đang được thiết kế bởi các kỹ sư của Trung tâm Công nghệ sinh học môi trường Swette thuộc Viện Thiết kế sinh học để thu được nhiều axit béo tự do. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ phát triển được một nguồn nhiên liệu sinh học mới, kinh tế và thân thiện môi trường, không thải các bon.