Công nghệ mới giúp tăng năng suất sinh khối gấp bốn lần

Cho đến nay, các nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học rất đa dạng và phong phú. Trong số đó, tảo bẹ hứa hẹn sẽ trở thành một nguồn nhiên liệu sinh học quan trọng, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại trường Đại học Nam California (USC) đã chứng minh tiềm năng của loại vật liệu này bằng cách phát triển công nghệ đặc biệt gọi là "thang máy tảo bẹ" có khả năng nâng cao và hạ thấp trong môi trường đại dương, cho phép gia tăng đáng kể năng suất sinh khối bằng cách tối đa hóa khả năng tiếp xúc với cả ánh sáng mặt trời và chất dinh dưỡng.

Khác với những dạng nguyên liệu thô khác có nguồn gốc thực vật như ngô, mía hoặc cải dầu cần một diện tích lớn đất đai để trồng trọt, chăm sóc và bảo vệ bằng các biện pháp tưới phun, sử dụng thuốc trừ sâu hay phân bón, tảo bẹ sinh trưởng tự nhiên trong môi trường đại dương. Đó cũng chính một trong những lý do chính khiến tảo bẹ hứa hẹn sẽ trở thành nguồn nhiên liệu sinh học tiềm năng, xanh và sạch. Những người nông dân thay vào đó có thể sử dụng đất đai cho mục đích phát triển nông nghiệp.

Nằm trong nhóm thực vật thủy sinh rất lớn và đa dạng, tảo bẹ là một trong những loài thực vật sinh trưởng nhanh nhất trong môi trường tự nhiên. Tuy nhiên, việc nuôi tảo bẹ trong môi trường nuôi trồng thủy sản có kiểm soát sẽ đặt ra một số thách thức. Cây cần được trồng cố định vào những chiếc giá đỡ và phải đặt trong vùng nước biển ngập tràn ánh nắng để có thể sinh trưởng nhanh chóng, tuy nhiên, thông thường, vùng nước gần sát bề mặt biển thường không cung cấp lượng dinh dưỡng dồi dào bao gồm các yếu tố vi lượng như nitrat, phosphat và các axit silicic có nguồn gốc từ các vật chất hữu cơ sau khi bị phân huỷ như vùng nước sâu ở đáy đại dương. Vì vậy, nhóm nghiên cứu USC đã đưa ra một ý tưởng nhằm tận dụng tối đa cả hai vùng nước này bằng công nghệ mới gọi là “thang máy tảo bẹ”.

Cấu trúc của loại “thang máy” đặc biệt này bao gồm các ống sợi thủy tinh, dây cáp bằng thép không gỉ và những thanh dầm ngang, được thiết kế để có thể nâng lên và hạ xuống theo chiều dọc để đưa tảo bẹ đi từ vùng đáy đại dương lên vùng nước gần bề mặt nước biển và ngược lại. Các nhà khoa học đưa thang máy vào thử nghiệm ngoài khơi bờ biển California trong suốt 100 ngày. “Thang máy” được sử dụng để đưa loài tảo bẹ Macrocystis pyrifera lên vùng nước gần mặt nước có nắng vào ban ngày và hạ xuống vùng đáy đại dương ở độ sâu khoảng 80 m vào ban đêm, nhờ vậy, thực vật có thể hấp thụ các lượng chất dinh dưỡng quan trọng dồi dào như nitrat và photphat. Việc nuôi trồng tảo bẹ theo phương pháp này giúp nó phát triển nhanh hơn nhiều, tạo ra sinh khối gấp 4 lần so với tảo bẹ thông thường.

Brian Wilcox, kỹ sư trưởng của công ty sản xuất thang máy Marine BioEnergy cho biết: “Hệ thống trang trại dưới đáy biển có thể được lắp ráp từ các sản phẩm có sẵn mà không cần sử dụng công nghệ mới. Sau khi được triển khai, hệ thống thang máy có thể là tiền đề để phát triển một phương pháp mới để sản xuất nhiên liệu các-bon trung tính với giá cả phải chăng, sử dụng quanh năm”.

Các chuyên gia Marine BioEnergy hiện đang tiến hành nghiên cứu để điều chỉnh và cải thiện công nghệ “thang máy tảo bẹ” để có thể đưa vào sử dụng trong các trang trại tảo bẹ ngoài đại dương.

Bài báo về nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Đánh giá Năng lượng Tái tạo và Bền vững.

P.K.L (NASATI), theo https://newatlas.com/energy/kelp-elevator-biofuel-production-four-times/, 2/2021