Mới đây, các nhà khoa học tại Tây Ba Nha đã chứng minh vi khuẩn tím có thể biến chất thải thành năng lượng Hydro, mở ra những bước phát triển mới cho cuộc sống của con người. Nghiên cứu vẫn đang được tiến hành và chuẩn bị ứng dụng thực tế.
Giải pháp mới giúp giảm khí thải carbon và biến các nhà máy xử lý nước thải thành nhà máy phát điện xanh
Nhà máy xử lý nước thải ra đời với mục đích chính là làm sạch nguồn nước, giảm thiểu tối đa các chất gây ô nhiễm môi trường cũng như tác động xấu đến hệ sinh thái trên Trái đất. Tuy nhiên, bất kỳ vấn đề nào cũng tồn tại những nhược điểm nhất định và hệ thống xử lý nước thải cũng không nằm ngoài điều đó với sự tồn của carbon với nồng độ không hề nhỏ. Tuy nhiên, vấn đề đang phát triển theo chiều hướng tốt hơn khi các nhà khoa học đã tìm ra cách để giảm thải lượng carbon có trong nước, đồng thời, sử dụng chúng để sản xuất hydro, mang đến nguồn lợi khác cho con người. Giải pháp đó chính là việc sử dụng một loại vi khuẩn có màu tím. Các thông tin cụ thể liên quan đến điều này được thể hiện rõ hơn thông qua buổi phỏng vấn với ông Daniel Puyol – Đại học King Juan Carlos, Tây Ba Nha – Một trong những tác giả của công trình nghiên cứu.
Phototrophic – vi khuẩn lưu huỳnh tía là gì
Vi khuẩn phototrophic một họ trong bộ vi khuẩn lưu huỳnh tía, thuộc nhóm vi khuẩn lớn và đa dạng nhất trên thế giới. Đặc điểm chung của chúng là có khả năng quang hợp nhưng chỉ sử dụng ánh sáng hồng ngoại làm nguồn năng lượng cho quá trình trao đổi chất. Cũng chính vì lí do đó mà nhóm vi khuẩn này có màu sắc nổi bật, có loại thì màu nâu, có loại màu đỏ và có loại màu tím.
Bên cạnh đó, vi khuẩn phototrophic tím còn có khả năng trao đổi chất linh hoạt. Chúng có thể thực hiện một loại các phản ứng trao đổi chất chỉ trong một thời gian ngắn. Do đó, vi khuẩn màu tím có mặt ở khắp nơi nhưng môi trường mà chúng ưa thích hơn cả vẫn là nước. Cũng chính vì vậy mà không quá khó để nhóm nghiên cứu có thể tìm thấy vi khuẩn nước ở các nhà máy xử lý nước thải. Với đặc điểm nổi bật này, chúng ta hòan toàn có thể ứng dụng chúng để phục vụ cho cuộc sống hiện tại.
Lí do & ý tưởng sử dụng chúng để loại bỏ hydro trong nước thải sau khi xử lý
Ý tưởng sử dụng vi khuẩn tím để loại bỏ hydro trong nước thải đã qua xử lý đã được Tim Hülsen và Damien Batstone. Họ cho rằng, sự trao đổi chất của loài sinh vật này có thể được mang đến hiệu quả tích cực trong việc sản xuất hydro.
Làm thế nào để vi khuẩn phototrophic tím sản xuất khí hydro
Trong giới sinh học, người ta sử dụng thuật ngữ “cân bằng nội mô” để diễn tả việc các sinh vật duy trì trạng thái cân bằng của mình. Riêng với vi khuẩn tím, lượng điện trong cơ thể dư thừa quá nhiều, do đó, chúng cần được giải phóng năng lượng và cách thức được sử dụng là cố định carbon dioxide và phóng electron dưới dạng khí hydro.
Chất thải đóng vai trò gì trong quá trình tạo hydro của Vi khuẩn phototrophic tím
Sự có mặt của amoni trong chất thải khiến quá trình tạo ydro của vi khuẩn tím bị ức chế mạnh mẽ. Do đó, muốn việc loại bỏ carbon trong hưnước thải được diễn ra thuận lợi, ở mức độ cao thì điều quan trọng cần làm trước đó là loại bỏ ammonium.
Có thể ước tính nguồn năng lượng được tạo ra từ nước thải không
Chưa thể khẳng định chính xác năng lượng tạo ra từ chất thải nhờ vi khuẩn tím là bao nhiêu bởi điều này còn phụ thuộc vào nhu cầu trự tiếp từ nhà máy cũng như mức độ ô nhiễm của nguồn nước. Mặc dù vậy, về mặt lí thuyết, một nhà máy xử lý nước thải cỡ trung bình có thể cung cấp năng lượng cho 43 đến 107 ngôi nhà. Các nhà khoa học vẫn đang trong quá trình nghiên cứu, cố gắng biến nhà máy xử lý nước thải thành nhà máy sinh học thực sự, duy trì hoạt động của chúng mà không cần dùng đến năng lượng bên ngoài.
Tình hình hiện cứu hiện tại liên quan đến việc tạo năng lượng xanh từ nước thải nhờ vi khuẩn
Các kết quả nghiên cứu thực tế đã chứng minh rằng nhận định vi khuẩn tím loại bỏ carbon tồn dư trong nước thải đã qua xử lý là đúng. Nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh sự trao đổi chất của vi khuẩn phát quang màu tím để tăng sự cố định carbon dioxide, trong khi vẫn duy trì năng suất hydro.
Với những kết quả khả quan đó, nhóm nghiên cứu đã nhận được nhiều nguồn tài trợ khác nhau, trong thời gian tới, họ sẽ cố gắng hoàn thiện thiết kế quy trình cũng như xin cấp bằng sáng chế cho nghiên cứu và cũng sẽ liên hệ với các nhà máy xử lý nước thải để đưa nghiên cứu vào ứng dụng thực tế.
Mục tiêu cuối cùng dự án này
Nhóm nghiên cứu không chỉ dừng lại ở việc sử dụng vi khuẩn phototrophic tím để tạo ra năng lượng hydro từ nước thải mà còn mong muốn có thể ứng dụng chúng trong công nghệ sinh học với quy mô rộng lớn hơn từ đó tiến hành thương mại hoá. Việc phục hồi tài nguyên từ chất thải không còn là đề tài mới nhưng nhóm cùng những người bạn của mình đều mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào trong việc vận dụng nguyên lý hoạt động tự nhiên của môi trường để làm sạch chính nó. Trong hàng triệu năm nay, quang hợp vẫn được thiên nhiên duy trì và nhà khoa học chỉ khiến chúng diễn ra với tốc độ nhanh hơn mà thôi.
Rõ ràng, khi quy trình ứng dụng vi khuẩn tím trong việc biến đổi carbon trong nước thải thành năng hydro thành công, cuộc sống của con người sẽ có những bước phát triển mới, môi trường sống trên Trái đất cũng được cải thiện. Mong rằng, bằng những thành công ở thời điểm hiện tại, nhóm nghiên cứu của ông Daniel Puyol sẽ tiếp tục tìm được những thành công mới và nhanh chóng ứng dụng vào trong thực tế.
