Sinh vật cơ khí hóa có thể là nguồn năng lượng chính trong tương lai

Nhiều năm qua các nhà khoa học đã muốn nâng cao hiệu năng của pin năng lượng mặt trời. Ban đầu họ định dùng quá trình quang hợp tự nhiên dựa vào chất diệp lục. Cây và các sinh vật khác sử dụng sắc tố xanh để thu ánh sáng mặt trời trong suốt quá trình quang hợp nhưng phương thức này không hiệu quả vì hiệu suất vẫn còn thấp.

Tuy nhiên, Kelsey K. Sakimoto, một nhà nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm Peidong Yang, Đại học California, Berkeley, đã tạo ra vi khuẩn cyborg (sinh vật cơ khí hóa) có sức mạnh tạo ra năng lượng từ Mặt trời với hiệu suất đáng kinh ngạc là hơn 80%.

Các nhà khoa học đã huấn luyện vi khuẩn cyborg để có thể che phủ các tấm pin năng lượng mặt trời hiệu quả hơn chlorophyll (chlorophyll là thành phần cực kỳ quan trọng của lá cây, chính nhờ có chlorophyll mà lá cây có được màu xanh lục đặc trưng của mình) trong việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành các hợp chất hữu ích.

"Thay vì dựa vào chất diệp lục kém hiệu quả để thu ánh sáng Mặt trời, tôi đã dạy cho vi khuẩn cách phát triển và che phủ cơ thể của chúng bằng các tinh thể bán dẫn nano nhỏ. Những tinh thể nano này hiệu quả hơn chlorophyll và có thể được tạo ra với chi phí thấp hơn công nghệ chế tạo tấm pin năng lượng mặt trời hiện nay", ông Sakimoto cho biết.

Để sản xuất vi khuẩn cyborg, Sakimoto cho chúng ăn amino acid cysteine và cadmium nguyên tố. Vi khuẩn sau đó tổng hợp các hạt nano cacmi sunfua (CdS), có hiệu quả hấp thụ ánh sáng, hoạt động như tấm pin mặt trời trên bề mặt vi khuẩn. Sinh vật lai này được gọi là M thermoacetica-CdS, tạo ra acid acetic hữu ích từ năng lượng ánh sáng, nước và CO2 với tốc độ cao hơn bất kỳ nguồn quang hợp tự nhiên nào.

Sự quang hợp nhân tạo không phải là một khái niệm mới nhưng một hệ thống chỉ cần ánh sáng mặt trời và các hóa chất hữu cơ đơn giản để tạo ra năng lượng tái tạo với chi phí thấp và sạch là điều mà các nhà nghiên cứu hướng đến.

Không chỉ có khả năng tạo ra năng lượng mặt trời với hiệu suất hơn 80%, M thermoacetica-CdS còn có khả năng tự nhân bản, tự tái sinh, giảm thiểu chất thải. Như vậy, kinh phí duy trì loại pin năng lượng mặt trời được tạo từ loại vi khuẩn này sẽ rất thấp và độ bền của pin cũng được kéo dài hơn.

"Khi được phủ các tấm pin mặt trời nhỏ này, vi khuẩn có thể tổng hợp thực phẩm, nhiên liệu và chất dẻo, tất cả đều chỉ sử dụng năng lượng mặt trời. Những vi khuẩn này thực hiện quang hợp tốt hơn tự nhiên”, ông Sakimoto giải thích.

Nhà khoa học Mỹ hy vọng các thử nghiệm có thể chứng minh cyborg là một sự thay thế khả thi cho nhiên liệu hóa thạch và giúp thế giới sản xuất năng lượng rẻ hơn và sạch hơn.

"Sinh học tổng hợp và khả năng mở rộng là giảm lượng CO2 sẽ là rất quan trọng để khẳng định sự thay thế của công nghệ này, hoặc một trong nhiều ngành thay thế cho ngành công nghiệp hóa dầu", ông Sakimoto nói.

Ái Vi