Sử dụng ánh nắng mặt trời để sản xuất hóa chất và năng lượng

Ánh nắng mặt trời được hấp thụ bởi chất diệp lục, phân tử tương tự được sử dụng trong quá trình quang hợp. Năng lượng của ánh nắng mặt trời kết hợp với một enzym đặc biệt để phá vỡ sinh khối thực vật, có triển vọng được sử dụng làm hóa chất, nhiên liệu sinh học hoặc các sản phẩm khác thường mất rất nhiều thời gian để sản xuất. Phát hiện mới có khả năng cách mạng hóa hoạt động sản xuất công nghiệp bằng cách tăng tốc độ sản xuất, đồng thời giảm ô nhiễm.

Ngành công nghiệp hóa dầu cần cho hoạt động của xã hội, nhưng lại đang tác động đến môi trường và khí hậu. Nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Copenhagen đã tạo bước đột phá lớn nhờ khả năng thay đổi cách con người sử dụng tài nguyên thiên thiên của Trái đất.

GS. Claus Felby, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng quang hợp bằng ánh nắng mặt trời không chỉ cho phép thực vật sinh trưởng, các nguyên tắc tương tự có thể được áp dụng để phá vỡ nguyên liệu thực vật, cho phép giải phóng các chất hóa học. Nói cách khác, ánh nắng mặt trời trực tiếp thúc đẩy các quá trình hóa học. Năng lượng lớn trong ánh nắng mặt trời có thể được sử dụng để các quá trình đó diễn ra mà không cần đầu vào năng lượng bổ sung.

TS. David Cannella, đồng tác giả nghiên cứu giải thích: "phát hiện này có nghĩa là nhờ sử dụng ánh nắng mặt trời, chúng tôi có thể sản xuất nhiên liệu sinh học và hóa chất sinh học cho những vật liệu như nhựa ở nhiệt độ thấp với tốc độ nhanh và hiệu suất năng lượng cao hơn. Một số phản ứng hiện nay kéo dài đến 24 giờ, nhưng khi sử dụng ánh nắng mặt trời có thể chỉ mất 10 phút".

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng monooxygenases, enzym tự nhiên cũng được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học trong ngành công nghiệp, đạt hiệu quả suất tăng gấp bội khi được tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.

"Chúng tôi sử dụng thuật ngữ “quang hợp ngược" vì các enzym sử dụng oxy trong khí quyển và các tia nắng mặt trời để phá vỡ và biến đổi các liên kết các bon trong thực vật thay vì tạo nên thực vật và sản sinh oxy như quá trình quang hợp thông thường”, TS. Klaus Benedikt Møllers nói

Các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết làm cách nào để quá trình “quang hợp ngược" sử dụng ánh sáng, chất diệp lục và monooxygenases trở nên phổ biến trong tự nhiên, nhưng có nhiều dấu hiệu cho thấy nấm và vi khuẩn sử dụng quang hợp ngược để tiếp cận với đường và các chất dinh dưỡng trong thực vật.

"Quang hợp ngược" có khả năng phá vỡ liên kết hóa học giữa cacbon và hydro, đặc trưng này có thể được phát triển để chuyển đổi metan có nguồn gốc từ khí biogas thực vật thành methanol, nhiên liệu lỏng trong điều kiện môi trường xung quanh. Là nguyên liệu thô, methanol được ngành công nghiệp hóa dầu sử dụng và biến đổi thành nhiên liệu, vật liệu và hóa chất. Tuy nhiên, vẫn cần nghiên cứu thêm trước khi phát hiện có thể mang lại lợi ích trực tiếp cho xã hội.

N.P.D (Theo Sciencedaily.com)