Buzz
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một loại vi khuẩn mới tiềm năng, có thể là một phương án thay thế cho nhiên liệu đốt trong không gian vũ trụ.
Nhiên liệu hóa thạch là một vấn đề lớn đối với môi trường. Mặc dù chúng ta nói nhiều về năng lượng mặt trời, ô tô điện và các giải pháp khác, nhưng trong một số ngành công nghiệp, không có nhiều lựa chọn thay thế khả dụng. Điều này đặc biệt đúng đối với lĩnh vực hàng không vũ trụ, nơi mọi thứ phải cân nhắc giữa trọng lượng và hiệu suất - mật độ năng lượng cao của dầu hỏa và các loại nhiên liệu máy bay phản lực làm cho chúng rất khó thay thế bằng điện hay các nguồn năng lượng khác.
Theo Không gian, đã có nhiều nỗ lực nghiên cứu để giải quyết vấn đề này. Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, Viện Năng lượng Sinh học Chung, Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia, Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương và Đại học California Berkeley, đã tiến hành nghiên cứu và cố gắng phát triển một loại vi khuẩn để sản xuất nhiên liệu phản lực tái tạo, có nhiều điểm tương đồng với cách sản xuất một số phương tiện chạy bằng diesel sinh học hiện nay.
Nuôi cấy vi khuẩn Streptomyces đã truyền cảm hứng cho một loại nhiên liệu tên lửa mới tiềm năng. Pablo Cruz-Morales, nhà vi sinh vật học tại DTU Biosustain, Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, cho biết: “Trong hóa học, mọi thứ cần năng lượng để tạo ra sẽ phát sinh năng lượng khi bị phá vỡ'.
Các nhà nghiên cứu thông báo rằng đã phát triển một loại nhiên liệu sinh học mới dựa trên phân tử kháng nấm do vi khuẩn Streptomyces sản xuất, có thể được sử dụng trong các vụ phóng tên lửa trong tương lai.
'Vì những nhiên liệu này được sản xuất từ vi khuẩn ăn thực vật, do đó khi đốt chúng trong động cơ sẽ giảm lượng khí nhà kính bổ sung đáng kể so với bất kỳ nhiên liệu nào được sản xuất từ dầu mỏ', trưởng dự án Jay Keasling, Giám đốc điều hành của Bộ Năng lượng, Viện Năng lượng Sinh học, nhấn mạnh trong một thông cáo báo chí.
Hiện nay, hầu hết các tên lửa như Arianespace Ariane 5 đều sử dụng hydro lỏng và oxy lỏng trong ít nhất một số giai đoạn để giảm tác động đến môi trường. Tuy nhiên, một thế hệ nhiên liệu sinh học mới có thể giảm hơn nữa những ảnh hưởng tiêu cực liên quan đến các vụ phóng tên lửa nếu được thực hiện đúng như cam kết.
Nhiều động cơ tên lửa ngày nay sử dụng oxy lỏng và hydro lỏng làm chất đẩy. Tuy nhiên, ngay cả sự kết hợp tương đối 'xanh' này cũng thải ra một lượng khí nhà kính tương đối lớn.
Với nhiều nghiên cứu tập trung vào các vụ phóng tên lửa và tác động của chúng lên bầu khí quyển của Trái Đất, một số chuyên gia môi trường cho rằng tàu vũ trụ cần phải có nguồn năng lượng mới — đặc biệt là khi số lượng các vụ phóng tăng lên. Mặc dù một số người ủng hộ khám phá khác chỉ ra rằng không gian có lượng khí thải carbon tương đối nhỏ so với các ngành công nghiệp khác, ta vẫn cần hạn chế thải khí nhà kính bất cứ khi nào có thể.
'Chúng tôi cảm thấy áp lực từ nhu cầu cấp thiết về nhiên liệu thay thế có thể thay thế nhiên liệu dầu mỏ. Chúng tôi tin rằng đây là một bước quan trọng để làm chậm lại tốc độ biến đổi khí hậu', Pablo Cruz-Morales, nhà vi sinh vật học tại DTU Biosustain, Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, tác giả của nghiên cứu mới nói.
Nhóm nghiên cứu cho biết, nhiên liệu sinh học điều khiển bằng vi khuẩn có thể thúc đẩy tên lửa vượt qua những hạn chế hiện tại của chúng. Các phân tử chính được gọi là POP-FAME, viết tắt của 'polycylcopropanated axit béo metyl este'.
Cấu trúc của các phân tử này bao gồm các vòng cacbon ba, hình tam giác tạo ra góc 60 độ giữa các liên kết cacbon-cacbon, tạo ra năng lượng đốt cháy tiềm năng cao và cấu trúc bất thường giúp các phân tử nhiên liệu nén thành một thể tích tương đối nhỏ, các nhà nghiên cứu cho biết.
'Có thể sản xuất nhiên liệu polycyclopropanated bằng cách sử dụng vi khuẩn. Điều này ngụ ý rằng những nhiên liệu này, vốn rất khó sản xuất bằng hóa học truyền thống, có thể được sản xuất bằng quy trình lên men một cách bền vững', Pablo Cruz-Morales nói thêm.
Các nhà nghiên cứu giải thích rằng nhiên liệu mà họ tạo ra sẽ hoạt động giống như dầu diesel sinh học. Khi vi khuẩn tiêu thụ glucose và axit amin, chúng sẽ phá vỡ cấu trúc và biến thức ăn thành các khối xây dựng cơ bản cho liên kết carbon-carbon, tương tự như cách cơ thể con người sản xuất và lưu trữ chất béo.
POP-FAME đặc biệt có cấu trúc gần với nhiên liệu tên lửa thử nghiệm dựa trên dầu mỏ, điều này cho thấy các phân tử do vi khuẩn tạo ra có thể là một giải pháp thay thế khả thi. Giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển nhiên liệu tên lửa sẽ là sản xuất đủ phân tử cho các thử nghiệm thực tế, thường yêu cầu ít nhất 22 pound (10 kg).
Nhóm nghiên cứu đang làm việc để nâng cao hiệu suất sản xuất của vi khuẩn để thử nghiệm quá trình đốt cháy và tạo ra các phân tử có độ dài khác nhau để thay thế nhiên liệu rắn, nhiên liệu máy bay và dầu diesel. Trong tương lai, các nhà khoa học hy vọng sẽ sử dụng thực phẩm từ thực vật phế thải như một nguồn để làm cho quá trình tạo nhiên liệu trở nên trung tính với cacbon.
Tham khảo Space; Zmescience
