Trongđạo luật mới về an toàn năng lượng, chính phủ  Hoa Kỳ  cũng đặt mục tiêunhiên liệu cellulosic lên hàng đầu, đạt mức 1.044 ngàn thùng mỗi ngàytrong tổng số 2.348 ngàn thùng các nhiên liệu  tái tạo vào năm 2022.

Ưuđiểm của ethanol cellulosic so với ethanol tinh bột (mà nay sản xuất từhạt bắp hay củ khoai mì) là sử dụng được tất cả bộ phận của hầu hết cácloài thực vật có thừa trong mỗi vùng, dựa trên cơ chế phân hóa các thểsợi cellulose và hemicellulose thành loại đường thô như thể xi rô, rồicho chúng lên men thành rượu và chưng cất để lấy cồn. Từ khoảng 5 nămtrở lại đây số lượng  các nghiên cứu  loại nhiên liệu  mới này tăng lênrất nhanh, trong số đó có các tác giả  người Việt  được công bố trên tạpchí khoa học  Nature nổi tiếng.

Bình quân mỗi tấn sinh khối có đến 70% được chuyển hóa rồi chưng cất thành nhiên liệu, 30% còn lạichủ yếu là protein ở dạng nước được cô đặc chế biến làm thức ăn chănnuôi, và lignin ở dạng bã được ép thành bánh để làm chất đốt cho việcchưng cất. Sản lượng ethanol cellulosic cao hơn nhiều lần so với cácbiodiesel và ethanol tinh bột trên cùng diện tích đất trồng trên cạn (hình 1a và 1b). Nhữngsản xuất thử nghiệm  cho thấy 1 tấn rơm khô cho ra 75 gallon ethanol (1gallon = 3,78 lít), mỗi tấn khô cỏ switchgrass (Panicum virgatum) chora từ 50 đến 117 gallon. Việc tận thu dưới dạng ethanol cellulosic từquy trình sản xuất ethanol bột bắp và biodiesel rong tảo còn cho khốilượng nhiên liệu  nhiều hơn cả sản phẩm  ban đầu. Nhìn chung các phế phẩmnông nghiệp và nhiều loài cỏ dại ở nước ta đều có thể trở thành nguyênliệu sản xuất loại nhiên liệu  xanh này.

Chỉcách nay vài năm chi phí cho việc sản xuất ethanol cellulosic còn rấtcao so với các nhiên liệu  sinh học truyền thống  (hình 2). Khâu tốn kémnhất là làm sao chuyển hóa hết các thể sợi cellulose thành đường làm cơsở cho việc lên men rượu. Ban đầu người ta sản xuất theo phép thủy phânacid, sau đó phát triển phương pháp thủy phân ammonia gọi là AFEX hayAMFE, cuối cùng người ta triển khai kỹ thuật  phân hủy thể sợi thực vậtbằng enzym thành dạng đường thô glucose rồi lên men và chưng cất. Quytrình thứ ba  này, một quy trình  công nghệ  sinh học, đạt được nhữngthành công vượt bậc làm cho ethanol cellulosic trở thành tâm điểm chú ýcủa các nhà đầu tư  cũng như nhà hoạch định chính sách, và được gọi trântrọng dưới tên nhiên liệu  sinh học thế hệ thứ hai.

Thựcra đây là một cuộc cách mạng  sinh học trong sản xuất nhiên liệu  xanhtheo định hướng thay thế dầu mỏ, nghĩa là không chỉ cung cấp nhiên liệumà còn cả các nguyên liệu  công nghiệp  vốn lâu nay lấy từ dầu khí. Banđầu giá sản xuất các loại enzym dùng cho giai đoạn phân hủy cellulosevà phân lập thuần chủng vi khuẩn cho giai đoạn lên men đường thô cònrất cao, các công ty  và nhiều chính phủ  đã phải bơm nhiều khoản tiềnlớn cho nghiên cứu. Kết quả là đến nay chi phí enzym trên mỗi gallonsản phẩm đã giảm đáng kể: Genencor giảm hơn 30 lần xuống còn 0,1 - 0,2USD, Novozymes Biotech từ 5 USD  xuống còn 0,3 rồi 0,1 USD  cho mỗigallon ethanol cellulosic. Do chi phí enzym chiếm đến 40% giá thành sảnphẩm nên đây hẳn là một cắt giảm đáng kể. Vì vậy mà một số nhà sản xuấtđã mạnh dạn công bố giá thành của họ sẽ dưới mức 1 USD  mỗi gallonethanol, nhất là từ các nguồn nguyên liệu  dễ kiếm như cỏ dại hay rácthải hữu cơ.

Mộtdự án như thế, tổ chức tại Idaho, cho biết họ sản xuất mỗi năm 50 đến60 triệu gallon, cần tới trên dưới 1 triệu tấn sinh khối khô, và ngườinông dân trong vùng được hưởng lợi khoảng 25 triệu USD  nhờ bán phế phẩmnông nghiệp cho nhà máy. Hiện nay mô hình các nhà máy  ethanolcellulosic thường chia làm 3 phần: Thứ nhất, các nông dân  thu gom, phơi khô và chuyên chở phế phẩm (bao gồm cả cỏ dại và rác thải đã phân lập) đến bán cho trạm chế biến. Thứ hai, cáctrạm chế biến nằm rải rác giữ vùng nguyên liệu  sẽ cho mối ăn vụn cây cỏrồi thủy phân enzym trong các bồn chứa để chuyển chúng thành đường thô.Cuối cùng, đường thô hay bio-crude được chuyển đến nhà máy, bắt đầutiến trình lên men để sản xuất ethanol nhiên liệu  và protein thức ănchăn nuôi. O

Bạn có ý kiến gì về bài viết Công nghệ sinh học cho nhiên liệu xanh này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Công nghệ sinh học cho nhiên liệu xanh bạn tại đây.