|
 Đang trực tuyến :
25 |
|
 Số lượt truy cập :
33271284 |
|
|
|
|
|
Đột phá mới trong sản xuất nhiên liệu hydro
Thứ bảy, 13-04-2013 | 07:50:17
|
|
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Virginia đã khám phá ra một cách để trích xuất một lượng lớn hydro từ bất kỳ thực vật nào, một bước đột phá có tiềm năng mang lại cho thế giới một nguồn nhiên liệu chi phí thấp và thân thiện với môi trường.
Chú thích: Percival Zhang, phó giáo sư về kỹ thuật hệ thống sinh học đã phát triển một cách trích xuất hydro rẻ tiền và thân thiện với môi trường từ thực vật - một sự phát triển có thể chi phối thị trưởng tế bào nhiên liệu hydro. Ảnh: Viện Công nghệ Virginia
Phương pháp mới thân thiện môi trường và không tốn kém
"Quy trình mới của chúng tôi có thể giúp chấm dứt sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch," Y.H. Percival Zhang, phó giáo sư về kỹ thuật hệ thống sinh học cho biết. "Hydro là một trong những nhiên liệu sinh học quan trọng nhất trong tương lai".
Zhang và nhóm của mình đã thành công trong việc sử dụng xylose, một đường thực vật đơn giản, phổ biến nhất, để sản xuất một lượng lớn hydro mà trước đó chỉ đạt được trong lý thuyết. Có thể thực hiện phương pháp của Zhang bằng bất kỳ nguồn sinh khối nào.
Phương pháp sản xuất hydro mới, thân thiện với môi trường này sử dụng các tài nguyên thiên nhiên tái tạo, gần như không thải ra khí nhà kính nào, và không cần phải có kim loại nặng hoặc đắt tiền. Các phương pháp trước đây trong sản xuất hydro rất tốn kém và tạo ra khí nhà kính.
Bộ Năng lượng Mỹ cho biết, nhiên liệu hydro có khả năng làm giảm đáng kể sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và các nhà sản xuất ô tô đang tích cực cố gắng phát triển các xe chạy bằng tế bào nhiên liệu hydro. Không giống như các động cơ vận hành bằng xăng phun ra các chất gây ô nhiễm, sản phẩm phụ duy nhất của nhiên liệu hydro là nước. Khám phá của Zhang mở cửa cho một nguồn năng lượng hydro rẻ tiền và có thể tái tạo.
Jonathan R. Mielenz, trưởng nhóm của phòng khoa học sinh học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, là người quen thuộc với nghiên cứu của Zhang nhưng không tham gia với dự án này, nhận xét rằng, phát hiện này có tiềm năng tác động lớn đến việc sản xuất năng lượng thay thế.
"Chìa khóa cho sự phát triển thú vị này là Zhang đang sử dụng loại đường phổ biến đứng thứ hai ở thực vật để sản xuất hydro," ông giải thích. "Điều này dẫn đến lợi ích đáng kể cho việc sản xuất hydro và nó làm giảm tổng chi phí của việc sản xuất hydro từ sinh khối".
Mielenz cho biết quy trình của Zhang có thể xuất hiện trên thị trường chỉ trong vòng 3 năm tới nếu công nghệ sẵn sàng. Zhang cho biết khi nó thật sự được thương mại hóa, thì nó có khả năng tạo ra một tác động rất lớn.
"Lợi ích tiềm năng về mặt lợi nhuận và môi trường là lý do tại sao rất nhiều công ty ô tô, dầu và năng lượng đang nghiên cứu các loại xe vận hành bằng tế bào nhiên liệu hydro để làm phương tiện vận chuyển trong tương lai", Zhang cho hay. "Nhiều người tin rằng chúng ta sẽ sớm bước vào nền kinh tế hydro, với khả năng thị trường đạt ít nhất là 1 ngàn tỷ đô la chỉ tính riêng Hoa Kỳ".
Trước đây, trở ngại trong sản xuất thương mại khí hydro từ sinh khối là chi phí cao của các quá trình sử dụng và số lượng thành phẩm tương đối thấp.
Nhưng Zhang nghĩ rằng ông đã tìm thấy câu trả lời cho những vấn đề này.
Trong bảy năm, nhóm nghiên cứu của Zhang đã tập trung vào việc tìm kiếm những cách phi truyền thống để sản xuất ra hydro có năng suất cao với chi phí thấp, đặc biệt là nghiên cứu các kiểu kết hợp enzyme, khám phá các enzyme mới, và biến đổi các enzyme có các đặc tính mong muốn.
Nhóm nghiên cứu đã giải phóng hydro có độ tinh khiết cao trong điều kiện phản ứng nhẹ ở 122 độ F và áp suất khí quyển bình thường. Các chất xúc tác sinh học được sử dụng để giải phóng hydro là một nhóm các enzyme được phân lập nhân tạo từ các vi sinh vật khác nhau, phát triển mạnh ở nhiệt độ cực đoan, với một số vi sinh vật có thể phát triển trong khoảng điểm sôi của nước.
Các nhà nghiên cứu đã chọn sử dụng xylose với hơn 30% thành tế bào thực vật. Mặc dù rất phong phú, nhưng việc sử dụng xylose để giải phóng hydro bị hạn chế. Các vi sinh vật tự nhiên hoặc được biến đổi mà hầu hết các nhà khoa học sử dụng trong các thí nghiệm của họ không thể sản xuất hydro với năng suất cao do các vi sinh vật này phát triển và sinh sản thay vì phân chia các phân tử nước để mang lại hydro tinh khiết.
Để giải phóng hydro, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Virginia đã tách một số enzyme từ các vi sinh vật của chúng để tạo ra một loại hỗn hợp enzyme tùy thích mà không xảy ra trong tự nhiên. Các enzyme này, khi kết hợp với xylose và polyphosphate, giải phóng khối lượng hydro lớn chưa từng có từ xylose, nhiều hơn khoảng ba lần so với các vi sinh vật sản xuất hydro khác.
Năng lượng lưu trữ trong xylose chia tách các phân tử nước, đem lại hydro có độ tinh khiết cao mà có thể được sử dụng trực tiếp bởi các tế bào nhiên liệu màng trao đổi proton. Thậm chí hấp dẫn hơn nữa là, phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ thấp, tạo ra năng lượng hydro lớn hơn so với năng lượng hóa học được lưu trữ trong xylose và polyphosphate. Điều này dẫn đến hiệu suất năng lượng hơn 100% - một mức tăng năng lượng ròng. Điều đó có nghĩa là, lần đầu tiên, nhiệt thải ở nhiệt độ thấp có thể dùng để sản xuất hydro năng lượng hóa học chất lượng cao. Các quá trình khác mà chuyển đổi đường thành nhiên liệu sinh học như ethanol và butanol luôn luôn có hiệu suất năng lượng ít hơn 100 phần trăm, kết quả là tạo ra một “hình phạt” về năng lượng.
Trong nghiên cứu trước đây của mình, Zhang sử dụng enzyme để sản xuất hydro từ tinh bột, nhưng phản ứng cần phải có một nguồn thức ăn đã khiến cho quá trình này quá tốn kém khi sản xuất hàng loạt.
Thị trường thương mại đối với khí hydro hiện ở khoảng 100 tỷ đô la đối với hydro được sản xuất từ khí tự nhiên – đắt đỏ để sản xuất và tạo ra một lượng lớn khí nhà kính carbon dioxide. Ngành công nghiệp thường hay sử dụng hydro để sản xuất amoniac cho phân bón và để tinh luyện các sản phẩm hóa dầu, nhưng một nguồn hydro rẻ tiền, phong phú và xanh có thể nhanh chóng thay đổi thị trường này.
"Rõ ràng là không hợp lý khi sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên không thể tái tạo để sản xuất hydro", Zhang bình luận. "Chúng tôi cho rằng phát hiện này sẽ là người thay đổi luật chơi trong thế giới năng lượng thay thế".
Nằm trong số các tổ chức nghiên cứu hàng đầu của quốc gia về loại hình này, Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống, Viện Công nghệ Virginia tập trung vào khoa học và kinh doanh các hệ thống sống thông qua học tập, nghiên cứu và tham gia. Chương trình giảng dạy toàn diện của trường cung cấp cho hơn 3.100 sinh viên trong một chục khoa một nền giáo dục cân bằng, từ sản xuất lương thực và chất xơ cho đến kinh tế và sức khỏe con người. Sinh viên học từ các nhà khoa học nông nghiệp hàng đầu thế giới, những người đem khoa học và công nghệ mới nhất vào lớp học.
Xem thêm tại http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-04/vt-bih040313.php
Thanh Vân - Dostdongnai, theo Eurekalert. |
Trở lại
In
Số lần xem: 1501
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
