Sản xuất nhiên liệu sạch từ bạch dương

Một nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học thuộc các Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, Phòng thí nghiệm quốc gia về năng lượng tái tạo và UCR vừa khám phá ra rằng số lượng và các thành phần lignin trong thành tế bào thực vật có thể tương tác và tạo ra đường.

Lâu nay lignin luôn là một khâu khó giải quyết trong toàn bộ quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học do có trạng thái liên kết tự nhiên chặt chẽ với đường, gây cản trở cho việc chiết xuất đường chứa các thành phần xenluloza và hemixenluloza từ thực vật làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu.

Nhờ sử dụng phương pháp sàng lọc thông lượng cao (high-throughput screening method), nhóm nghiên cứu đã nhanh chóng phân tích được một số lượng lớn các mẫu lõi của cây bạch dương để tìm hiểu về những yếu tố hóa học giúp sản sinh ra đường.

Kết quả phân tích cho thấy có tương quan giữa tỉ lệ S/G - một đặc điểm của thực vật - với lượng đường được tạo ra. Tỷ lệ này là một trong 2 khối cấu thành (building blocks) cơ bản của lignin, gồm 2 thành phần là syringyl và guaiacyl.

Trưởng nhóm nghiên cứu Michael Studer cho biết: “thông thường hàm lượng lignin cao sẽ gây khó cho quá trình chiết xuất đường. Tuy nhiên, điều này chỉ đúng nếu tỷ lệ S/G thấp. Ngược lại, hàm lượng lignin tỷ lệ S/G cao không ảnh hưởng xấu đến khả năng chiết xuất. Tuy vậy, việc thay thế các phân tử carbohydrate bằng lignin sẽ làm giảm khả năng tạo đường của thực vật”.

Một điều thú vị nữa là các mẫu chứa hàm lượng đường cao đều thuộc nhóm có hàm lượng lignin và tỷ lệ S/G trung bình. Điều này cho thấy các nhà khoa học cần phải tìm hiểu sâu hơn về cấu trúc thành tế bào thực vật trước khi tiến hành gây đột biến để sản xuất nhiên liệu sinh học.

Nhóm cũng đồng thời xác định được một số mẫu lõi bạch dương có khả năng tạo đường cao đột biến mà không cần qua xử lý trước.

Quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học thông thường đòi hỏi các thao tác xử lý khác nhau, ví dụ như sử dụng nhiệt độ và áp suất cao để phá vỡ sinh khối. Giảm được những thao tác này sẽ giúp giảm giá thành vận chuyển nhiên liệu lỏng sản xuất từ các cây nguyên liệu chứa ligno-xenluloza như cây bạch dương.

Hiện tại, cây dương đang là ứng viên hàng đầu trong việc lựa chọn nguyên liệu sản xuất sinh khối để chuyển hóa thành nhiên liệu sạch.