Trữ lượng dầu mỏ và kim loại trên Trái đất đến một lúc nào đó sẽ cạn kiệt. Các sinh vật thì khác hẳn. Chúng có khả năng tái tạo – có nghĩa là thực tế chúng "bất tử". Có rất nhiều dự án nghiên cứu nguồn năng lượng thay thế trên cơ sở công nghệ sinh học. Nguồn năng lượng này có thể thu được từ thực vậ...
Trữ lượng dầu mỏ và kim loại trên Trái đất đến một lúc nào đó sẽ cạn kiệt. Các sinh vật thì khác hẳn. Chúng có khả năng tái tạo – có nghĩa là thực tế chúng "bất tử". Có rất nhiều dự án nghiên cứu nguồn năng lượng thay thế trên cơ sở công nghệ sinh học. Nguồn năng lượng này có thể thu được từ thực vật, từ rác và từ… chính sinh vật.
Các chuyên gia từ Tổ chức nghiên cứu nông nghiệp Mỹ, do TS Charles Lee đứng đầu đã nghĩ ra cách sử dụng nấm làm nhiên liệu sinh học. Chính xác hơn là loại mộc nhĩ (nấm tai mèo) rất đễ trồng ở vùng Đông nam Á. Mộc nhĩ thường được dùng làm thực phẩm. Nó có khả năng tách ra một loại men làm gỗ bị phân huỷ để hút lấy chất dinh dưỡng. Các nhà khoa học quyết định biến đổi gen, chịu trách nhiệm sản xuất ra loại men này. Nếu như nó chẳng những phân huỷ được gỗ mà còn phân huỷ được những phế liệu khác thì dựa vào nó có thể thu dược cả etanol dùng làm nhiên liệu.
Các nhà nghiên cứu Đại học Ohio đã tìm ra cách tận dụng vỏ trứng làm nhiên liệu vì thành phần chính của nó là canxi cacbonat. Khi nung nóng, nó biến thành canxi oxit, có thể hấp thụ khí cacbonic.
Một ông chủ trại người Đức là Christian Koch đã phát minh ra một dụng cụ để xử lý bất cứ một loại phế liệu sinh học nào kể cả cỏ dại trong vườn. Các “nguyên liệu” trong nồi được đun nóng hỗn hợp đến 300 độ C làm hydrocacbon tách ra. Người Đức sáng tạo ấy đã dùng xúc tác chuyển hoá chúng thành dầu Diesel và sử dụng để chạy chiếc ô tô của chính mình.
Người ta cũng thí nghiệm biến các phế liệu sinh hoạt hàng ngày thành nhiên liệu từ việc cải tiến công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt. Sau khi phân loại, các chất thải có nguồn gốc hữu cơ được đưa vào một thiết bị đặc biệt để ủ, làm thành phân trộn, bón cho rau và cây cảnh trông trong vườn. Còn các chất vô cơ cho vào lò thiêu đốt bằng phương pháp nhiệt phân.
Ý tưởng đốt rác trong lò không phải là mới. Từ năm 1874 người dân ở Nottingham (Anh) đã xây dựng những lò đốt rác đầu tiên. Theo gương họ, các thành phố lớn ở Mỹ như Boston, New York, Philadelphia cũng làm như vậy. Nhưng ngay sau đó, chính quyền địa phương thấy rằng cách xử lý rác như vậy ảnh hường đến môi trường sống, nhất là từ khi đồ dùng bằng chất dẻo trở nên phổ biến thì việc đốt rác tạo ra những chất khi rất có hại cho sức khoẻ.
Khi nhiệt phân các chất rắn, người ta đốt nó trong môi trường không có ôxi ở nhiệt độ từ 400 đến 700 độ C. Trong giai đoạn đầu của quá trình nhiệt phân người ta thu được mồ hóng (muội than) dùng trong công nghiệp cao su, và khi hầu hết cacbon bị cháy sẽ tạo ra chất khí có thành phần gần giống như khí thiên nhiên, có thể dùng làm nhiên liệu. Rất có thể trong một tương lai gần, sẽ có máy phát điện kết hợp với các lò đốt rác thu hồi khí để dùng trong sinh hoạt còn xỉ sau khi đốt sẽ được chôn trong các bãi thải phù hợp với tiêu chẩn sinh thái.
Gần đây, công ty MagCap Engineering tại Massachusetts hợp tác với nhà phát minh Gordon Wald từ ĐH Illinois (Hoa Kỳ) thử nghiệm một thiết bị sản xuất điện từ bất kỳ một cây đang sống nào. Wald đã chế tạo ra một thiết bị gồm một chiếc kim bằng kim loại cắm vào cây và một sơ đồ điện để lọc dòng điện và điều chỉnh điện áp. Dòng điện sinh ra đủ để nạp cho pin của chiếc điện thoại di động. Nếu cái cây dùng làm nguồn điện trực tiếp đó càng ít lá thì điện áp thu được càng cao.
Các nhà khoa học Nhật còn đi xa hơn nữa. Họ đã chế tạo các thiết bị có thể sản xuất điện từ… máu người. Thực phẩm ăn vào chính là nguồn cung cấp năng lượng. Thực ra, công suất của chiếc “pin-người” không vượt quá được 100 watt. Về mặt lý thuyết nhờ phát minh này có thể cắm một bóng đèn vào cơ thể để soi đường trong những chỗ tối hoặc dùng cho các thiết bị điện khi chằng còn cách nào khác.
Dầu mỏ, kim loại cùng nhiều tài nguyên hữu hạn trên Trái đất chắc chắn sẽ cạn kiệt vào một thời điểm nào đó, buộc con người tìm kiếm những nguồn năng lượng khác. Sinh vật lại sở hữu khả năng tái tạo đặc biệt, vì vậy công nghệ sinh học đang mở ra hướng khai thác năng lượng từ thực vật, rác thải và chính cơ thể sống. Những ý tưởng này không chỉ tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, mà còn cho thấy các hoạt động tự nhiên có thể được chuyển hóa thành nhiên liệu hữu ích.
Các chuyên gia thuộc Tổ chức nghiên cứu nông nghiệp Mỹ, dưới sự dẫn dắt của tiến sĩ Charles Lee, đã nghiên cứu sử dụng nấm làm nhiên liệu sinh học. Đối tượng được quan tâm là mộc nhĩ, còn gọi là nấm tai mèo, loài nấm dễ trồng tại nhiều khu vực Đông Nam Á và vốn quen thuộc trong bữa ăn. Mộc nhĩ có khả năng tiết ra một loại men phân hủy gỗ để hấp thụ chất dinh dưỡng, đặc điểm khiến nó trở thành nền tảng cho hướng nghiên cứu mới.
Các nhà khoa học dự định biến đổi gene chịu trách nhiệm sản xuất loại men ấy, nhằm giúp nấm phân hủy không chỉ gỗ mà còn nhiều loại phế liệu khác. Khi quá trình phân hủy được mở rộng, các nguyên liệu này có thể trở thành nguồn tạo etanol, một nhiên liệu có khả năng phục vụ những mục đích sử dụng khác nhau. Cách tiếp cận dựa trên nấm cho thấy rác thải sinh học không nhất thiết phải bị xem là phần bỏ đi, nếu con người hiểu và điều khiển được cơ chế tự nhiên.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Ohio lại tìm cách tận dụng vỏ trứng, loại phế phẩm thường bị bỏ vào rác sau khi sử dụng. Thành phần chủ yếu của vỏ trứng là canxi cacbonat, chất có thể biến thành canxi oxit khi được nung nóng và có khả năng hấp thụ khí cacbonic. Phát hiện này gợi mở một phương án kết hợp giữa xử lý chất thải, thu giữ khí cacbonic và phát triển những quy trình năng lượng thay thế.
Tại Đức, chủ trang trại Christian Koch đã chế tạo một thiết bị có thể xử lý hầu như mọi loại phế liệu sinh học, kể cả cỏ dại trong vườn. Hỗn hợp nguyên liệu được đun nóng tới 300 độ C, khiến các hydrocacbon tách ra rồi tiếp tục được chuyển hóa bằng chất xúc tác. Koch đã biến chúng thành dầu Diesel và dùng chính loại nhiên liệu này để vận hành chiếc ô tô của mình.
Rác sinh hoạt hằng ngày cũng được xem xét như một nguồn nhiên liệu, thông qua việc cải tiến công nghệ phân loại và xử lý chất thải. Chất hữu cơ được đưa vào thiết bị ủ để tạo phân trộn, sau đó dùng bón cho rau hoặc cây cảnh, còn chất vô cơ được xử lý trong lò bằng phương pháp nhiệt phân. Ý tưởng đốt rác xuất hiện từ lâu, bởi Nottingham ở Anh đã xây dựng những lò đốt rác đầu tiên từ năm 1874, trước khi Boston, New York và Philadelphia áp dụng theo.
Tuy nhiên, đốt rác theo cách cũ nhanh chóng gây lo ngại vì ảnh hưởng đến môi trường sống, đặc biệt khi đồ dùng bằng chất dẻo trở nên phổ biến và tạo ra khí độc hại khi cháy. Trong nhiệt phân, chất rắn được đốt trong môi trường không có ôxi ở nhiệt độ từ 400 đến 700 độ C, qua đó thu được mồ hóng dùng trong công nghiệp cao su. Khi phần lớn cacbon tiếp tục bị phân giải, quá trình tạo ra loại khí có thành phần gần giống khí thiên nhiên, có thể sử dụng làm nhiên liệu.
Trong tương lai gần, các lò đốt rác có thể kết hợp máy phát điện để thu hồi khí phục vụ sinh hoạt, còn phần xỉ được chôn tại những bãi thải đáp ứng tiêu chuẩn sinh thái. Công ty MagCap Engineering ở Massachusetts từng hợp tác với nhà phát minh Gordon Wald thuộc Đại học Illinois để thử nghiệm thiết bị tạo điện từ một cây đang sống. Thiết bị gồm một kim loại cắm vào cây cùng sơ đồ điện có nhiệm vụ lọc dòng điện và điều chỉnh điện áp, tạo đủ năng lượng để nạp pin điện thoại di động.
Theo kết quả thử nghiệm được nêu, cây càng có ít lá thì điện áp thu được càng cao, dù nguồn điện này vẫn có quy mô nhỏ. Các nhà khoa học Nhật Bản còn nghiên cứu thiết bị sản xuất điện từ máu người, dựa trên thực tế năng lượng trong thực phẩm được cơ thể hấp thụ và chuyển hóa. Công suất của “pin-người” không vượt quá 100 watt, nhưng về lý thuyết có thể cấp điện cho bóng đèn hoặc thiết bị nhỏ khi không còn lựa chọn nào khác.
