Enzyme từ tảo cho phép sản xuất hydro hiệu quả

Nhiên liệu tái tạo hydro có thể được sản xuất trong bể tảo khổng lồ, mà không cần thứ gì khác ngoài ánh nắng mặt trời để tạo ra chất chứa năng lượng xanh đầy triển vọng. Về lý thuyết, đây là ý tưởng, tuy nhiên, ý tưởng này thất bại là do qui trình sản xuất cần có không gian rộng lớn. Giờ đây, các nhà khoa học thuộc Viện chuyển đối năng lượng hóa học và nghiên cứu than Max Planck và nhóm nghiên cứu tại trường Đại học công nghệ quang sinh học (Photobiotechnology) Ruhr-Bochum, CHLB Đức đã phát hiện ra phương pháp tăng hiệu quả sản xuất hydro từ vi tảo. Nếu tảo sản sinh nhiên liệu hiệu quả hơn, thì chỉ cần sản xuất trên một diện tích nhỏ cũng tạo ra đủ nhiên liệu sử dụng trong thực tế. Phương pháp này cũng không cần đến kim loại quí và đắt tiền, thường được dùng để tách khí giàu năng lượng từ nước.

Sinh vật sống cần các điện tử để tạo thành hợp chất hóa học. Tảo và các sinh vật khác thực hiện tổng hợp quang học để giải phóng các điện tử từ nước nhờ có ánh nắng mặt trời và sau đó phân phối chúng trong tế bào. Protein PETF chứa sắt đảm nhiệm công việc này: Nó vận chuyển các điện tử chủ yếu đến enzym ferredoxin-NADP + oxidoreductase (FNR), kết quả là NADPH được hình thành và carbohydrate được tổng hợp từ CO₂. Việc sản xuất hydro bằng enzym hydrogenase là một trong những quá trình, qua đó, protein PETF cung cấp các điện tử cần thiết. Enzym hydrogenase chứa 6 nguyên tử sắt hoạt động rất hiệu quả, trong đó các điện tử do PETF cung cấp, liên kết với các proton. Phân tử hydro được sản sinh theo cách này.

Nhờ sự hỗ trợ của máy quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân, các nhà khoa học phối hợp với Sigrun Rumpel, nghiên cứu sinh sau tiến sỹ tại Viện Max Planck nghiên cứu các thành phần của protein PETF (chính xác là các axit amin) tương tác với enzym hydrogenase và các thành phần khác phản ứng với enzym FNR. Chỉ các axit amin của PETF mới đóng vai trò quan trọng đối với liên kết FNR. Khi các nhà nghiên cứu biến đổi axit amin này và enzym FNR, protein PETF không còn khả năng liên kết với enzym FNR một cách hiệu quả. Vì thế, enzym chuyển ít điện tử cho FNR, nhưng lại nhiều điện tử cho hydrogenase. Bằng cách này, các nhà khoa học đã tăng hiệu quả sản xuất hydro theo hệ số 5.

Sigrun Rumpel nói: "Đối với việc sản xuất hydro từ tảo khả thi về mặt kỹ thuật, hiệu quả của hoạt động này có thể tăng theo hệ số từ 10-100 so với các quá trình tự nhiên. Bằng cách biến đổi protein PETF và FNR, chúng tôi đang tiến tới thực hiện mục tiêu này”. Đến nay, việc sản xuất hydro từ các chất chứa năng lượng tái tạo liên quan đến kỹ thuật tách nước bằng điện phân, cần có kim loại quý, đắt tiền như bạch kim. Do đó, các nhà khoa học đang tìm cách sản suất nhiên liệu từ tảo một cách hiệu quả. Vi tảo sản sinh một lượng nhỏ khí theo cách tự nhiên. Vì vậy, nếu một ngày nào đó, tất cả ô tô đều sử dụng năng lượng hydro thay thế xăng hoặc diesel để hoạt động, thì sẽ phải xây các bể nuôi tảo khổng lồ.

Các kết quả nghiên cứu mở đường cho việc sản xuất nhiên liệu tái tạo từ vi tảo khả thi về mặt kinh tế.

Theo Vista.gov.vn