Theo thông tin từ truyền thông quốc tế, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Ấn Độ Guwahati (IIT-G) đã phát triển một phương pháp sinh học tiên tiến, sử dụng vi khuẩn methanotrophic để biến đổi methane và carbon dioxide thành nhiên liệu sinh học sạch hơn.
(Nguồn hình ảnh: IIT-G)
IIT-G cho biết, phương pháp đổi mới này là một bước tiến lớn trong việc đạt được giải pháp năng lượng bền vững và giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Nghiên cứu này giải quyết hai thách thức toàn cầu cấp bách, bao gồm tác động tiêu cực của khí nhà kính đối với môi trường và việc cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch. Methane là một loại khí nhà kính có hiệu ứng nhà kính cao hơn 27-30 lần so với carbon dioxide, là một trong những yếu tố chính dẫn đến sự nóng lên toàn cầu. Việc chuyển đổi methane và carbon dioxide thành nhiên liệu lỏng có thể giảm phát thải và cung cấp năng lượng tái tạo. Trong khi đó, các phương pháp hóa học hiện tại tiêu tốn nhiều năng lượng, chi phí cao và tạo ra sản phẩm phụ độc hại, do đó khả năng mở rộng hạn chế.
Đội ngũ IIT-G đã phát triển một quy trình hoàn toàn sinh học. Quy trình này sử dụng một loại vi khuẩn methanotrophic – Methylosinus trichosporium, có thể biến đổi methane và carbon dioxide thành methanol sinh học dưới các điều kiện hoạt động nhẹ nhàng.
Khác với các phương pháp hóa học truyền thống, quy trình này không cần sử dụng chất xúc tác đắt tiền, có thể tránh sản xuất các sản phẩm phụ độc hại và hoạt động với mức năng lượng tiêu thụ thấp hơn.
Quy trình đổi mới hai giai đoạn này bao gồm:
Thu thập methane để tạo ra sinh khối dựa trên vi khuẩn;
Sử dụng sinh khối để chuyển đổi carbon dioxide thành methanol.
Đội ngũ đã sử dụng công nghệ kỹ thuật tiên tiến để tối ưu hóa quy trình, từ đó cải thiện độ hòa tan của khí, tăng rõ rệt sản lượng methanol. Methanol sinh học được sản xuất sẽ được trộn với diesel (tỷ lệ 5-20%) và được thử nghiệm trong động cơ diesel bốn thì. Các kết quả chính bao gồm:
Giảm phát thải: lượng phát thải carbon monoxide, hydrocarbon, hydrogen sulfide và khói có thể giảm tới 87%;
Tăng hiệu suất: hỗn hợp diesel-methanol vượt trội hơn so với diesel nguyên chất về tiêu thụ nhiên liệu, hiệu suất năng lượng và hiệu suất động cơ, đồng thời vẫn duy trì hiệu suất cơ học tương tự.
Giáo sư Debasish Das từ Khoa Khoa học Sinh học và Kỹ thuật Sinh học của IIT-G cho biết: “Nghiên cứu này là một bước đột phá. Điều này cho thấy việc sử dụng vi khuẩn sử dụng methane và carbon dioxide giúp chiết xuất methanol sinh học có thể cung cấp một phương án thay thế khả thi cho nhiên liệu hóa thạch. Nhiên liệu sinh học truyền thống phụ thuộc vào cây trồng, có thể cạnh tranh với sản xuất lương thực; trong khi phương pháp này sử dụng khí nhà kính, tránh được vấn đề ‘cuộc chiến giữa thực phẩm và nhiên liệu’. Đây là một giải pháp vừa thân thiện với môi trường vừa kinh tế, có thể tận dụng nguồn tài nguyên chi phí thấp và góp phần giảm phát thải.”
Việc chuyển đổi methane và carbon dioxide sinh học thành methanol sinh học không chỉ cung cấp một lựa chọn nhiên liệu sạch hơn mà còn có ứng dụng công nghiệp, có thể được sử dụng làm tiền chất để sản xuất formaldehyde và axit axetic. Quy trình này mang lại tiềm năng lớn trong việc giảm carbon cho các ngành công nghiệp then chốt (bao gồm dầu khí, nhà máy lọc dầu và sản xuất hóa chất). Tổng thể, tiến bộ này hy vọng sẽ giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm phát thải khí nhà kính, là một bước quan trọng hướng tới tương lai xanh hơn.