Sản xuất nhiên liệu sinh học nhờ enzym của thực vật độc tính

47
Các nhà nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng nghiên cứu sinh học và công nghệ sinh học Anh (BBSRC) đã phát hiện ra các enzym thực vật quan trọng giúp tạo thành năng lượng có trong gỗ, rơm rạ và các bộ phận độc tính khác của thực vật. Nghiên cứu này có thể giúp củng cố khả năng cung cấp bền vững nhiên liệu sinh học mà không gây tác động xấu tới chuỗi thức ăn.
Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Cambridge, nay là một bộ phận của Trung tâm Năng lượng Sinh học Bền vững (BSBEC) thuộc BBSRC, đã xác định được và tiến hành nghiên cứu các gen của 2 enzym giúp gỗ, rơm rạ và thân cây trở nên cứng hơn và do vậy khó chiết xuất đường hơn cho sản xuất ethanol sinh học và các chế phẩm có nguồn gốc thực vật khác. Phát hiện này có thể được sử dụng trong các chương trình gây giống cây trồng làm nguyên liệu thực vật độc tính, giúp tiết kiệm năng lượng và hóa chất cần thiết cho quá trình chuyển hóa nhiên liệu sinh học hoặc các sản phẩm tái tạo khác, và do đó giảm tổng thể tác động đến cacbon trong tầng khí quyển. Nghiên cứu cũng giúp tăng khả năng kinh tế cho việc sản xuất các loại nhiên liệu sinh học bền vững từ các sản phẩm phụ không ăn được của cây trồng thông qua nâng cao hiểu biết về cấu trúc thực vật. Lignocellulose là một thành phần quan trọng của thực vật, giúp thực vật trở nên khỏe hơn và rắn chắc hơn. Một trong những thành phần chính của lignocellulose là xylan. Xylan chứa khoảng 1/3 lượng đường trong gỗ và rơm rạ – nguyên liệu sản xuất ethanol sinh học – tuy nhiên, lượng đường này lại bị khóa chặt. Giải phóng năng lượng từ lignocellulose là một thách thức lớn cần giải quyết nếu muốn sản xuất được nhiên liệu từ thực vật một cách bền vững mà không gây ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn.
 
Nhóm đã tiến hành nghiên cứu cây Arabidopsis – thường được sử dụng làm mẫu trong phòng thí nghiệm – thiếu 2 enzym chức năng sản xuất xylan thành phần của lignocellulose thực vật. Kết quả: mặc dù thân cây trở nên mềm hơn nhưng cây vẫn phát triển và đạt tới kích thước bình thường. Sau đó, nhóm xem xét khả năng chiết xuất đường từ các cây này và phát hiện ra rằng việc chuyển đổi tòan bộ xylan của cây thành đường trở nên dễ dàng hơn nhiều.
 
Trưởng nhóm nghiên cứu, Giáo sư Dupree cho biết: “Bước tiếp theo sẽ là làm việc với các nhóm nghiên cứu đang phát triển các loại cây trồng nhiên liệu sinh học khác nhau như cây liễu, cỏ miscanthus để đánh giá khả năng gây giống cây với các đặc điểm như trong kết quả nghiên cứu và sử dụng kết quả đó để phát triển thêm nhiều phương pháp sản xuất nhiên liệu bền vững từ phế phẩm thực vật…”.
Theo Tietkiemnangluong