Tài liệu Bào chế vắcxin ngùa dịch tả từ ...gạo ppt

************** BƯỚC TIẾN MỚI CỦA BIỂU SINH HỌC EPIGENETICS 5 năm vừa qua, các nhà nghiên cứu đã phát triển những dụng cụ thực tiễn đầu tiên để nhận dạng các tương tác biểu sinh và nhà h

Bản tin tháng 06-2007

KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Liên hệ : Phòng Đảm Bảo Thông Tin

79 Trương Định, Quận 1, TP.HCM ĐT: 8243826 – 8297040 (202-203-216) - Fax: 8291957 Website: www.cesti.gov.vn - Email: dbtt@cesti.gov.vn

34

Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 1

¾ Bào chế vắc-xin ngừa dịch tả

từ… gạo!

¾ Bước tiến mới của Biểu sinh

học (Epigenetics)

¾ Thiết bị mới phát hiện nhanh

cúm gia cầm

¾ Triển vọng của liệu pháp hạt

nano

¾ Nhiên liệu sinh học mới:

propan

¾ Nhiên liệu sinh học mới thay

thế cho dầu mỏ

¾ Phương pháp hoàn chỉnh biến

nhiệt thành điện

¾ Một phương pháp mới và sạch

để chế tạo hydro

¾ Dùng vi khuẩn để xử lý nhựa

xốp phế thải

¾ Bếp lò đa năng cho các nước

nghèo

THÔNG TIN THÀNH TỰU

¾

SÁNG CHẾ NƯỚC NGOÀI ĐƯỢC CẤP BẰNG ĐỘC QUYỀN

TẠI VIỆT NAM

Hợp chất axit (1-alpha, 3-alpha, 5-

alpha)(3-aminometyl-bixyclo[3.2.0]hept-3-yl)-axetic và sử dụng hợp chất này để sản xuất thuốc Cấu trúc đầu nối của cuộn dây stato chống rung và bền nhiệt

¾

Phương pháp và thiết bị xử lý chất thải

¾

Cụm khe giãn nỡ tự giữ chặt dùng cho thiết bị khí hóa

¾

Thẻ xổ số tiếp thị và phương pháp tiếp thị trực tuyến sử dụng thẻ này

¾

Dụng cụ phun mù chứa khí dung không chứa khí đẩy và phương pháp tạo ra khí dung này

¾

Kết cấu đỡ trục khuỷu

¾

Cơ cấu dẫn dòng nước cho thiết bị tạo viên

¾

Phương pháp mạ kim loại bằng cách điện phân trực tiếp bề mặt nền không dẫn điện

¾

Phương tiện giao thông và bình chứa nhiên liệu của nó

¾

BÀO CHẾ VẮC-XIN NGỪA

DỊCH TẢ TỪ… GẠO!

Các nhà khoa học Nhật Bản vừa

điều chế thành công một loại vắc-xin

ngừa dịch tả từ gạo Vắc-xin này đã

được thử nghiệm thành công trên chuột

và được đánh giá là có nhiều ưu điểm

hơn so với các loại vắc-xin ngừa dịch tả

hiện nay

Không cần tiêm, dễ bảo quản,

chi phí thấp

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra

vắc-xin này bằng cách đưa cấu trúc siêu

phân tử có chứa độc tố B của vi khuẩn

gây bệnh dịch tả, Vibrio Cholerae, vào

trong cây lúa Kitaake đã được biến đổi

gien Độc tố này là một loại protein

được dùng để kích thích phản ứng miễn

dịch

Theo nhóm nghiên cứu, mỗi hạt

gạo được tạo ra theo phương pháp này

có chứa khoảng 30 microgram cấu trúc

siêu phân tử nói trên

Sau đó, loại gạo này được cho

chuột ăn dưới dạng “vắc-xin” dạng bột

Kết quả cho thấy vắc-xin này có đặc

điểm là không bị phân giải bởi dịch tiêu

hóa ở dạ dày, nên nó sẽ được chuyển

đến ruột – nơi nó thực hiện nhiệm vụ

quan trọng là tạo ra những phản ứng

miễn dịch cần thiết để chống lại vi

khuẩn tả

Cụ thể là vắc-xin này có khả

năng giúp chuột tạo ra phản ứng miễn

dịch “2 tầng”: vừa kích thích sự kháng

cự thông thường của cơ thể, vừa tạo ra

những kháng thể ở niêm mạc mũi,

miệng và ống tiết niệu để trung hòa các

độc tố của vi khuẩn

Theo nhóm nghiên cứu, do được bào chế dưới dạng viên nang để uống, loại vắc xin này có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại vắc-xin dùng để tiêm

Tiến sĩ Hiroshi Kiyono, giáo sư

vi trùng học và miễn dịch học của trường Đại học Tokyo, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết: “Trước hết, vắc-xin này không cần trữ lạnh như các loại vắc-xin dùng để tiêm, mà có thể bảo quản ở nhiệt độ thường trong vài năm; thứ hai, nó có chi phí sản xuất thấp hơn; và thứ ba, nó tiện dụng và an toàn hơn vì không cần đến kim tiêm”

Theo ông Kiyono, chi phí trữ lạnh vắc-xin thường rất cao, gây khó khăn về tài chính cho những nước và khu vực nghèo trên thế giới, nhất là những nơi cần có nhiều vắc-xin để chủng ngừa cho dân chúng

Do đó, vắc-xin mới này sẽ giúp cho việc điều trị thử nghiệm không chỉ

rẻ hơn mà còn dễ dàng hơn ở những điểm “nóng” về dịch tả trên thế giới, như châu Phi, Mỹ La tinh, Nga và nhiều nơi khác ở châu Á Hàng năm, có khoảng 200.000 ca dịch tả được ghi nhận ở những khu vực này

Là một bệnh phát sinh từ sự nhiễm trùng ruột cấp tính do vi khuẩn Vibrio Cholerae gây ra, bệnh dịch tả có thời gian ủ bệnh từ dưới 1 ngày đến 5 ngày Bệnh nhân bị ói mửa và tiêu chảy toàn nước; nếu không được điều trị kịp thời, cơ thể bệnh nhân sẽ bị mất nước nghiêm trọng, có thể dẫn đến tử vong nhanh chóng

“Công nghệ hấp dẫn đối với các nước đang phát triển”

Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO), ở các nước phát triển, bệnh

THÔNG TIN THÀNH TỰU

dịch tả khó phát sinh do các nước này

có những hệ thống xử lý nước và nước

thải hiện đại; nhưng ở những nước đang

phát triển và những nước nghèo, nguồn

nước dễ bị nhiễm khuẩn nên dịch tả vẫn

đang là căn bệnh rất nguy hiểm

Theo WHO, “khi bệnh dịch tả

bùng phát trong một cộng đồng thiếu sự

chuẩn bị để đối phó, thì tỉ lệ tử vong có

thể lên đến 50% – thường là do thiếu

phương tiện điều trị hoặc do điều trị

quá trễ”

Trưởng nhóm nghiên cứu, tiến sĩ

Tomonori Nochi, thuộc Viện Y học của

trường Đại học Tokyo, phát biểu:

“Vắc-xin được sản xuất từ gạo sẽ là một loại

vắc-xin rất hữu hiệu để chống bệnh

truyền nhiễm Do có giá thành thấp và

tiện dụng, vắc-xin này rất có lợi đối với

các nước đang phát triển – nơi mà nhu

cầu về vắc-xin ngừa dịch tả thường ở

mức cao nhất”

Ông Christoph Tang, giáo sư

bệnh truyền nhiễm của Đại học Hoàng

gia (Anh), cũng cho rằng vắc-xin loại

này là “một công nghệ chi phí thấp rất

hấp dẫn đối với các nước đang phát

triển”

Với thử nghiệm thành công trên

chuột, các nhà khoa học hy vọng

vắc-xin này cũng sẽ có công hiệu tương

đương hoặc tốt hơn trong việc ngăn

ngừa bệnh dịch tả ở người

Hiện nay, nhóm nghiên cứu

đang chuẩn bị thử nghiệm vắc-xin này

trên động vật linh trưởng, trước khi có

thể thử nghiệm lâm sàng trên con người

trong tương lai

Nghiên cứu này vừa được công

bố trên tạp chí Proceedings of the

National Academy of Sciences (Mỹ)

**************

BƯỚC TIẾN MỚI CỦA BIỂU SINH HỌC (EPIGENETICS)

5 năm vừa qua, các nhà nghiên cứu đã phát triển những dụng cụ thực tiễn đầu tiên để nhận dạng các tương tác biểu sinh và nhà hóa sinh người Đức, Alex Olek, là một trong những người đi tiên phong Năm 1998, Olek

đã thành lập Công ty Epigenomics ở Berlin để tạo ra một dụng cụ thử nghiệm nhanh và nhạy đối với hiện tượng methyl hóa gen - một biến tính ADN thường có liên quan đến ung thư

Các dụng cụ thử nghiệm tiếp tới của công ty sẽ không chỉ xác định xem bệnh nhân có bị mắc bệnh ung thư hay không, mà một số trường hợp còn cho biết mức độ trầm trọng và khả năng phản ứng với một phương pháp điều trị

cụ thể Stephan Beek, một nhà nghiên cứu người Anh và là người đi tiên phong trong lĩnh vực biểu sinh học nhận định: "Olek đã mở ra một phương pháp hoàn toàn mới để thực hiện công tác chẩn đoán"

Hiện tượng methyl hóa bổ sung thêm 4 nguyên tử vào cytosine - một trong 4 "chữ cái" của ADN, hay nucleotit Cơ thể thường sử dụng methyl hóa để làm cho gen hoạt động hoặc ngừng hoạt động: những nguyên

tử bổ sung sẽ phong tỏa những protein sao chép gen Nhưng khi có điều gì đó trục trặc thì methyl hóa có thể phát sinh

do vô hiệu hóa gen mà thông thường giữ cho sự tăng trưởng tế bào được kiểm soát Việc khử bỏ hiện tượng methyl hóa tự nhiên cũng có thể làm cho tế bào bị ung thư, do kích hoạt gen

mà thường ở trạng thái "ngắt mạch" ở một mô đặc biệt

Vấn đề đặt ra là rất khó nhận biết được các gen bị methyl hóa ở trạng thái tự nhiên Nhưng Olek cho biết công ty của ông đã phát triển được

phương pháp để có thể phát hiện được

một lượng rất nhỏ, chỉ khoảng 3

picogram ADN bị methyl hóa, nhờ vậy

sẽ chỉ ra được 3 tế bào ung thư trong

mẫu mô

Để chế tạo một dụng cụ để xét

nghiệm thực tiễn đối với một bệnh ung

thư cho trước, Epigenomics phải tiến

hành so sánh vài nghìn gen ung thư với

các gen khỏe mạnh những thay đổi

trong methyl hóa của một hoặc vài gen

liên quan với căn bệnh Cuối cùng, việc

thử nghiệm chỉ định vị vào kiểm tra

trạng thái methyl hóa của các gen liên

quan Các nhà nghiên cứu còn tiến xa

hơn nữa thông qua phương pháp "khảo

cổ học" biểu sinh: Bằng cách kiểm tra

ADN ở các mô từ các cuộc thử nghiệm

lâm sàng trong quá khứ, họ có thể nhận

dạng các tín hiệu biểu sinh ở các bệnh

nhân mà đã có phản ứng tốt nhất hoặc

kém nhất đối với một phương pháp

điều trị đã cho

Philip Avner, một nhà biểu sinh

học tiên phong ở Viện Pasteur, Paris,

nhận định rằng dụng cụ thử nghiệm của

Epigenomics là một công cụ đắc lực để

chẩn đoán chính xác và hiểu được các

bệnh ung thư ở giai đoạn đầu Ông nói:

"nếu ta không thể ngăn ngừa được ung

thư, thì ít ra ta cũng có thể điều trị nó

tốt hơn"

Epigenomics hy vọng sẽ đưa

được sản phẩm đầu tiên ra thị trường

vào năm 2008 - một dụng cụ để tầm

soát bệnh ung thư ruột Dụng cụ này có

khả năng phát hiện khối u nhiều hơn

gấp vài lần so với các dụng cụ hiện có

Nhờ độ nhạy cao, nó có thể phát hiện

những lượng rất nhỏ các ADN bị

methyl hóa mà các khối u đưa vào máu

Công ty đang nghiên cứu để chẩn đoán

3 loại ung thư khác, bao gồm ung thư

máu, ung thư vú và ung thư tuyến tiền

liệt

Olek hy vọng rằng công ty của ông cũng có những ứng dụng để giải thích nguyên nhân lối sống ảnh hưởng tới quá trình lão hóa Ví dụ, có thể giải thích vì sao một số người lại có xu hướng dễ mắc bệnh đái tháo đường hoặc tim mạch

Mục tiêu Olek đặt ra là lập bản

đồ biểu sinh của người, nhờ đó giúp nhận dạng được toàn bộ phạm vi các biến thể biểu sinh khả dĩ trong hệ gen Ông tin rằng với bản đồ như vậy, ta có thể thấy được các mối liên kết còn thiếu giữa gen học, bệnh tật và môi trường

***************

THIẾT BỊ MỚI PHÁT HIỆN NHANH CÚM GIA CẦM

Các nhà khoa học Mỹ ngày 29-5 thông báo họ vừa chế tạo thành công thiết bị mới có thể phát hiện nhanh 92 virus khác nhau, trong đó có virus cúm gia cầm H5N1 và các loại vius mới đang xuất hiện

Theo các nhà nghiên cứu, các bệnh viện lớn cũng có thể trang bị thiết

bị này - có tên gọi T5000, do công ty dược Isis và các nhà nghiên cứu quân

sự Mỹ chế tạo

Theo Isis, T5000 chỉ mất 4 giờ

để nhận dạng chính xác các chủng virus Thiết bị đã được các nhà khoa học Trung tâm nghiên cứu y khoa thủy quân ở Cairo (Ai Cập), Trung tâm nghiên cứu bệnh nhiễm trùng của quân đội Mỹ ở Ft Detrick (Maryland) và các nhà khoa học Đại học Johns Hopkins ở Baltimore cùng nhiều nhóm khác thử nghiệm và khẳng định hiệu quả của nó:

nó nhận dạng chính xác 97% các chủng virus ở 656 người nhiễm cúm đã cung cấp mẫu bệnh phẩm trong giai đoạn từ năm 1999 đến 2006

T5000 có giá khoảng

400.000-500.000 USD, do đó chỉ những bệnh

viện lớn hoặc chính phủ mới có thể đầu

tư mua máy Tuy nhiên các bệnh viện

lớn có thể tiết kiệm được nhiều chi phí

nếu trang bị T5000 để giám sát bệnh

nhiễm trùng kháng thuốc, do các bệnh

nhiễm trùng khó kiểm soát và chi phí

điều trị rất đắt

***************

TRIỂN VỌNG CỦA LIỆU

PHÁP HẠT NANO

James Baker đã thiết kế được

các hạt nano, để đưa thuốc vào đúng

các tế bào ung thư, giúp cho việc điều

trị ung thư có được mức độ an toàn cao

hơn nhiều

Theo phương pháp này, việc

điều trị được bắt đầu bằng cách tiêm

vào cơ thể một dung dịch, tuy nhìn bên

ngoài thì thấy nó trong suốt, nhưng bên

trong chứa những hạt siêu nhỏ, chỉ có

kích thước nano Những hạt này được

chế tạo một cách đặc biệt để chúng có

khả năng đi lọt qua những rào cản của

các tế bào ung thư và làm cho các tế

bào tiếp nhận chúng như những thức

ăn Những hạt này dùng chất huỳnh

quang để đánh dấu các tế bào và đồng

thời dùng thuốc để tiêu diệt chúng

Những hạt nano được thiết kế

theo phương pháp này có tiềm năng

đưa lại các phương tiện chẩn đoán và

điều trị không chỉ đối với bệnh ung thư,

mà hầu như đối với mọi bệnh tật Hiện

tại, các nhà nghiên cứu đang phát triển

các thiết bị xét nghiệm giá rẻ để có thể

phân biệt được trường hợp sổ mũi

thông thường với triệu chứng ban đầu

khi bị tấn công bằng vũ khí khủng bố

sinh học, cũng như để chữa trị các căn

bệnh, từ thấp khớp tới u xơ James

Baker cho biết: "Với mức độ tinh vi

đến cấp phân tử, công nghệ nano tạo

khả năng phát hiện được những phần tử

vô cùng nhỏ như các tế bào khối u hoặc các tế bào viêm nhiễm, thâm nhập vào chúng và trực tiếp làm thay đổi chúng"

- Baker nói

Chữa trị ung thư có thể là bước đầu tiên để liệu pháp này cất cánh Hiện

đã có các kỹ thuật điều trị, trong đó thuốc chứa trong các viên nang có kích thước được đưa đến lân cận các tế bào ung thư, dùng để chữa các bệnh ung thư

vú, ung thư buồng trứng và bệnh nhân Saccôm Kỹ thuật điều trị sắp tới là tăng cường thuốc bằng cách đưa thuốc vào bên trong từng tế bào ung thư Kỹ thuật này sẽ sử dụng các hạt đa chức năng giống như của Baker để làm chậm, thậm chí tiêu diệt các khối u hiệu quả hơn nhiều so với hóa trị liệu Lĩnh vực này đang phát triển hết sức nhanh",

- Piotr Grodzinski, Giám đốc chương trình của Liên minh ứng dụng hạt nano trong điều trị ung thư tại Viện Ung thư Quốc gia Mỹ, nói: "Đây không phải là một công nghệ mang tính tiến hóa, mà

là một mũi đột phá, có khả năng giải quyết được các vấn đề trước đây không thể làm được"

Mấu chốt của của cách tiếp cận của Baker là một phân tử có rất nhiều

"móc câu" được gọi là dendrimer Mỗi dendrimer có ở bề mặt hàng trăm móc câu Baker đã cài các phân tử axit folic vào 5-6 móc Vì axit folic là vitamin nên phần lớn các tế bào cơ thể mà có protein ở trên các bề mặt thì đều gắn vào đó Nhưng nhiều tế bào ung thư có

số lượng các phân tử tiếp nhận này cao hơn nhiều so với các tế bào bình thường Baker đã gắn thuốc chống ung thư vào các móc khác của dendrimer, khi tế bào ung thư tiêu hóa axit folic thì cũng tiêu thụ luôn cả thuốc hủy diệt chúng

Cách tiếp cận của Baker rất linh

hoạt Ông đã gắn vào dendrimer những

phân tử phát sáng khi được quét bằng

máy chụp ảnh cộng hưởng từ, giúp phát

hiện và định vị ung thư Ông cũng có

thể cài các phân tử và các loại thuốc

khác nhau vào đó để điều trị nhiều loại

khối u Ông dự định sẽ tiến hành thử

nghiệm ở cơ thể người vào cuối năm

2006 để chữa các bệnh ung thư buồng

trứng, vòm họng

Hiện Baker đang tiến hành phát

triển các hệ thống theo kiểu môđun,

trong đó các dendrimer được trang bị

các loại thuốc, các thiết bị chụp ảnh,

các phân tử nhằm vào ung thư, có khả

năng ghép nối với nhau Kết cục, các

bác sĩ có thể sử dụng các hệ thống đó

theo những tổ hợp khác nhau, phù hợp

với từng bệnh nhân

**************

NHIÊN LIỆU SINH HỌC

MỚI: PROPAN

Các nhà nghiên cứu ở Mỹ cho

biết họ đã phát triển được một quá trình

hoá học hiệu quả để sản xuất propan từ

ngô và mía Họ đã thành lập một công

ty có tên là C3 Bio energy để thương

mại hoá quy trình sản xuất propan sinh

học nói trên, với hy vọng sẽ dành được

thị phần trong thị trường nhiên liệu trị

giá 21 tỷ USD hiện nay ở Mỹ

Mặc dù phần lớn mối quan tâm

đến nhiên liệu sinh học hiện nay đều

chú trọng đến ethanol, nhưng quy trình

do các nhà nghiên cứu ở MIT phát triển

lại nhằm sản xuất propan, Andrew

Peterson, thành viên của nhóm nghiên

cứu, cho biết ở Mỹ, propan được dùng

ở các thiết bị cấp nhiệt cho nhà ở và

một số quy trình công nghiệp, và ở mức

độ hạn chế được dùng là nhiên liệu

lỏng cho vận tải Hiện tại, propan được

sản xuất từ dầu mỏ; nó có mật độ năng

lượng cao hơn so với ethanol và mặc dù

nó thường được dùng ở dạng khí, nhưng nó là nhiên liệu cháy sạch nhất

Quy trình của nhóm nghiên cứu MIT phụ thuộc vào nước ở trạng thái siêu tới hạn, tức là có nhiệt độ và áp suất cực cao, để tạo ra phản ứng biến hợp chất sinh học thành propan Peterson không tiết lộ hợp chất khởi đầu, nhưng ông cho biết đó là sản phẩm lên men của đường có trong ngô và mía Phản ứng này được khởi động bởi nhiệt và không cần xúc tác Peterson cho biết, ở trạng thái siêu tới hạn, nước

có hành vi rất kỳ lạ Nó trở thành một chất giống như một dung dịch không phân cực trộn với các hợp chất hữu cơ Sau khi phản ứng diễn ra, dung dịch được giữ ở áp suất cao và được làm nguội tới nhiệt độ phòng để propan thoát ra và nổi lên trên bề mặt Peterson cho biết họ đã hoàn thành khâu trình diễn để chứng minh khả năng sản xuất

ra propan Khâu sắp tới họ sẽ bắt tay vào là tối ưu hoá tốc độ phản ứng và

mở rộng thành quy mô sản xuất công nghiệp

Peterson cho biết quá trình chuyển hoá propan sinh học có độ cân bằng năng lượng cao; nó không cần nhiều nhiên liệu hoá thạch để đốt cháy trong quá trình phản ứng Phản ứng này không cần nhiều năng lượng đưa vào,

vì có thể thu hồi nhiệt bằng thiết bị trao đổi nhiệt

George Huber, Phó Giáo sư ở trường Đại học Massachusetts nhận định: “Mọi phản ứng tạo ra nhiên liệu sinh học đều bao hàm việc khử oxy ra khỏi hợp chất ban đầu Có một số phương pháp để thực hiện điều đó, bao gồm các phản ứng dựa vào xúc tác sinh học Nhưng các chất lỏng siêu tới hạn

là một phương pháp rất hứa hẹn để sản xuất nhiên liệu sinh học Ta có thực

hiện nó trong một lò phản ứng rất nhỏ

trong khoảng thời gian rất ngắn, bởi thế

có thể đạt được hiệu quả kinh tế cao”

Các phòng thí nghiệm khác

cũng đang phát triển những quy trình sử

dụng chất lỏng nhiệt độ cao, áp suất cao

để sản xuất nhiên liệu sinh học Ví dụ,

Phòng thí nghiệm quốc gia Pacific

Northwest đang ứng dụng các điều kiện

cận siêu tới hạn kết hợp với xúc tác để

xử lý nước thải và sinh khối Ở những

điều kiện này, các hợp chất hữu cơ

được biến thành hỗn hợp khí methane

và CO2

***************

NHIÊN LIỆU SINH HỌC

MỚI THAY THẾ CHO DẦU MỎ

Các nhà khoa học tại Mỹ cho

biết, họ đã khám phá được một cơ sở

mới cho nhiên liệu sinh học, chuyển

hóa đường từ cây trồng thành một loại

nhiên liệu lỏng có chứa nhiều năng

lượng hơn 40% so với ethanol và ít bị

thất thoát hơn trong quá trình bảo quản

Ethanol (ethyl alcohol) hiện

đang là loại nhiên liệu dùng cho xe hơi

duy nhất được sản xuất với khối lượng

lớn từ sinh khối, tuân theo các xúc tiến

phát triển nhanh nhằm giúp các nền

kinh tế công nghiệp hóa từ bỏ tiêu thụ

dầu mỏ bị coi là ô nhiễm và tốn kém

Các nguồn sinh khối như ngô,

mía và các loại cây trồng khác rất giàu

về tiềm năng năng lượng dưới dạng các

chuỗi hydrat cacbon lớn

Trong cây trồng, các phân tử

đường mạch dài này bao gồm sáu

nguyên tử cacbon và sáu nguyên tử

oxy Nhưng các động cơ xe hơi lại

chuộng dạng phân tử hydrat cacbon có

từ 5 đến 15 nguyên tử cacbon và với rất

ít nguyên tử oxy

Hầu hết các quy trình sản xuất ethanol bằng công nghệ sinh học sử dụng các enzym để phá vỡ tinh bột và xenluloza thành đường glucoza, đường này sau đó được làm cho lên men bằng một loại men phổ biến mang tên Saccharomyces cerevisiae để tạo thành ethanol và dioxide cacbon

Quá trình này mất vài ngày và nhiên liệu vẫn còn chứa hàm lượng oxy cao, điều này làm giảm mật độ năng lượng của nó, làm cho nó dễ bay hơi và

dễ có khả năng bị nhiễm nước do hấp thụ độ ẩm trong không khí

Các nhà kỹ sư nhiên liệu sinh học thuộc trường Đại học Wisconsin tin rằng họ đã tìm ra câu trả lời trong một quy trình chế tạo 2,5-demethylfuran, hay DMF có thể tích cấp năng lượng nhiều hơn 40% so với ethanol

Ngoài ra loại nhiên liệu này không tan trong nước và ổn định khi được bảo quản

Tuân theo quy trình đã được công bố trên Tạp chí Nature, các enzym

có tác dụng bố trí lại các hydrat cacbon trong cây trồng thành một loại đường

có độ bão hòa oxy cao, hay còn gọi là fructoza

Bước tiếp theo sẽ là biến fructoza thành một hóa chất trung gian, hydroxymethylfurfural hay HMF, bằng cách sử dụng một xúc tác axit và một dung môi có điểm sôi thấp Bước này làm giảm ba nguyên tử oxy

Trong giai đoạn cuối của quy trình, HMF được chuyển hóa thành DMF bằng cách cho nó tiếp xúc với chất xúc tác ruteni-đồng để loại thêm hai nguyên tử oxy nữa và chuyển hóa khí thành chất lỏng ở một nhiệt độ thấp hơn, qua đó tạo điều kiện dễ dàng hơn

để sử dụng như một loại nhiên liệu phổ biến cho các phương tiện giao thông

Theo nhà nghiên cứu hàng đầu

về nhiên liệu sinh học, Giáo sư hóa học

và công nghệ sinh học James Dumesic,

công nghệ này cần được nghiên cứu sâu

hơn trước khi nó có thể được thương

mại hóa

Cả hai loại nhiên liệu hóa thạch

và sinh học đều phát thải khí dioxide

cacbon (CO2), một loại khí nhà kính

gây ra thay đổi khí hậu Cacbon thải ra

do nhiên liệu hóa thạch được bơm vào

trong không khí, ở đây nó được lưu giữ

trong hàng triệu năm và như vậy nó làm

tăng thêm ô nhiễm khí quyển

Nhưng trong nhiên liệu sinh

khối, các cây trồng hút khí CO2 từ

không khí để tăng trưởng và cacbon

này lại được trả về khi nhiên liệu bị đốt

Vì vậy quy trình này mang tính tái tạo

và thân thiện môi trường hơn so với

nhiên liệu hóa thạch, tuy không hoàn

toàn sạch

**************

PHƯƠNG PHÁP HOÀN CHỈNH

BIẾN NHIỆT THÀNH ĐIỆN

Các nhà vật lý thuộc trường Đại

học Utah đã triển khai các thiết bị nhỏ

có thể biến nhiệt thành âm thanh và sau

đó thành điện năng Công nghệ này

mang nhiều hứa hẹn trong việc biến đổi

nhiệt thải thành điện, khai thác năng

lượng mặt trời, làm mát các máy tính

và rada

“Chúng tôi tiến hành chuyển hóa

nhiệt thải thành điện theo một phương

pháp hiệu quả và đơn giản bằng cách sử

dụng âm thanh”, Orest Symko, một

giáo sư vật lý, Người lãnh đạo Nhóm

nghiên cứu thuộc Đại học Utah phát

biểu “Đây là một nguồn năng lượng tái

tạo mới lấy từ nhiệt thải”

5 nghiên cứu sinh cấp Tiến sĩ

của Symko gần đây đã thiết kế ra các

phương pháp nâng cao hiệu suất của các thiết bị động cơ nhiệt âm thanh để biến nhiệt thành điện Và Symko có kế hoạch thử nghiệm các thiết bị này trong vòng một năm để sản xuất ra điện từ nhiệt thải tại một căn cứ rada của quân đội và tại cơ sở sản xuất nước nóng của trường

Symko đã tiến hành nghiên cứu

về chuyển hóa nhiệt thành điện nhờ vào những chiếc cần âm thanh trong công trình nghiên cứu đang được tiến hành của ông để triển khai những bộ phận làm lạnh nhiệt âm thanh (Thermoacoustic) nhỏ xíu dùng để làm mát các thiết bị điện tử

Năm 2005, ông bắt đầu một dự

án nghiên cứu chuyển hóa nhiệt-âm thanh-điện kéo dài trong 5 năm mang tên TAPEC (Thermal Acoustic Piezo Energy Conversion - Chuyển hóa Năng lượng Nhiệt Âm áp điện) Dự án đã nhận được 2 triệu USD tài trợ trong vòng hai năm qua và Symko hy vọng

họ sẽ làm giảm được kích thước của các thiết bị chuyển hóa nhiệt-âm thanh-điện nhỏ hơn nữa để có thể lắp đặt vào trong các máy tế vi (hay còn gọi là các

hệ thống vi cơ-điện tử - MEMS) dùng

để làm lạnh các máy tính và các thiết bị điện tử khác như máy khuếch đại

Dùng âm thanh để chuyển hóa nhiệt thành điện có hai bước quan trọng Symko và các đồng nghiệp đã triển khai các loại động cơ nhiệt mới mang tên “động cơ nhiệt âm chính” (Thermoacoustic Prime Mover) để hoàn thành bước đầu tiên: chuyển hóa nhiệt thành âm thanh

Sau đó họ tiến hành chuyển hóa

âm thanh thành điện sử dụng một công nghệ đang tồn tại, đó là các thiết bị “áp điện” (Piezoelectric) có khả năng nén

ép dưới áp suất, bao gồm cả sóng âm

thanh và biến áp suất đó thành dòng

điện

Công trình nghiên cứu được

quân đội Mỹ tài trợ và điều đáng chú ý

nó tận dụng được lượng nhiệt thải từ

rada và tạo ra một thiết bị cung cấp

năng lượng điện có thể xách tay được,

“bạn có thể sử dụng trên chiến trường

để vận hành các thiết bị điện tử”,

Symko nói

Ông hy vọng các thiết bị này

trong vòng hai năm nữa sẽ được sử

dụng thay thế cho các tế bào quang điện

để chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành

điện năng Các động cơ nhiệt cũng có

thể sử dụng để làm lạnh máy tính xách

tay cũng như các thiết bị điện tử khác

thải ra nhiều nhiệt hơn khi chúng trở

nên phức tạp hơn Symko còn hy vọng

có thể sử dụng các thiết bị này để tạo ra

điện từ lượng nhiệt giải phóng ra từ các

tháp làm lạnh của các nhà máy điện hạt

nhân

**************

MỘT PHƯƠNG PHÁP MỚI

VÀ SẠCH ĐỂ CHẾ TẠO HYDRO

Một công trình nghiên cứu mới

trong lĩnh vực sinh học tổng hợp đã tiến

hành tập hợp các enzim từ các loại sinh

vật theo những cách thức sinh hóa mới

lạ để biến chúng thành các vi khuẩn

thuần chủng

Điều này cho phép các nhà sinh

học tổng hợp có thể tạo ra những sản

phẩm như thuốc và các tiền phân tử của

chất dẻo theo cách có hiệu quả hơn

cách mà các nhà hóa học truyền thống

có thể làm

Quá trình này thậm chí còn có

hiệu quả hơn nữa nếu tiến hành riêng

biệt con đường tổng hợp này từ các vi

sinh vật Và đó là điều mà Percival

Zhang, thuộc Virginia Tech đã làm

được Ông cùng với các đồng nghiệp đã dùng 13 enzim, thu được từ năm chủng sinh vật khác nhau, thông qua men và

vi khuẩn, sau đó lắp ráp chúng thành một dây chuyền chuyển hóa tinh bột thành hydro Không có một sinh vật sống nào có thể thực hiện được kỳ công này, nhưng đó là một bí quyết mà nếu được thương mại hóa, nó có thể cung cấp hydro cho những tế bào nhiên liệu một cách rẻ tiền và dễ dàng

Để làm được điều đó, bạn phải thực sự biết rõ về các enzym Hầu hết các enzym chỉ có thể thực hiện được một sự biến đổi hóa học Nghệ thuật ở đây là việc tạo nên một dây chuyền, trong đó đầu ra của một biến đổi tạo nên đầu vào cho biến đổi tiếp theo Nó giống như trò chơi đố chữ, trong đó một từ được chuyển đổi thành từ khác bằng cách thay đổi một chữ cái riêng biệt nào đó Một điều loại trừ trong trò chơi này, đó là độ dài của từ cũng có thể thay đổi Để biến tinh bột (một loại polyme bao gồm các phân tử glucoza) thành hydro (một loại khí cơ bản bao gồm hai nguyên tử hydro) theo phương pháp này không phải là một nhiệm vụ

dễ dàng Điều còn phức tạp hơn, đó là các enzym được đề cập đến trong nghiên cứu này tất cả phải có cùng một điều kiện về nhiệt độ và độ axit, nếu không chúng sẽ không thể hoạt động một cách đồng thời

Bằng cách tìm kiếm trong các

cơ sở dữ liệu, và đưa vào một thành phần thứ 14 mang tên coenzym, điều này giúp cho một enzym có thể hoạt động theo chức năng phù hợp, Tiến sĩ Zhang cho biết Như đã được công bố trên Tạp chí Public Library of Science,

họ đã tạo ra một lò phản ứng để trộn hỗn hợp enzym với tinh bột và hydro đã sủi tăm lên từ hỗn hợp đó

Hiện nay, phương pháp rẻ nhất

để tạo ra hydro là bằng phản ứng giữa

methane với hơi nước Methane được

nói đến ở đây lấy từ khí đốt tự nhiên và

đó lại là vấn đề nếu như động cơ thúc

đẩy để sử dụng hydro trước hết là để

tránh dựa vào nhiên liệu hóa thạch Đó

cũng là mục tiêu của những người ủng

hộ một “nền kinh tế hydro”, trong đó

loại khí này trở thành nhiên liệu được

lựa chọn Do những lo sợ về cả hai khả

năng, nhiên liệu hóa thạch là nguồn tài

nguyên có hạn và việc đốt chúng sẽ làm

tăng sự nóng lên toàn cầu

Vì vậy mục tiêu là phải tạo

hydro từ cây trồng Phương pháp của

Tiến sĩ Zhang là một bước tiến đến mục

tiêu đó Mặc dù tinh bột là nguyên liệu

đã được tinh chế và là xuất phát điểm

tương đối đắt, nhưng phương pháp của

ông lại có hiệu quả hơn bất cứ một

phương pháp thay thế nào cũng bắt đầu

từ cây trồng Đây cũng là một sự kiểm

chứng nguyên lý Giờ đây, ông và

nhóm nghiên cứu của mình đang tiến

hành nghiên cứu về một dây chuyền

còn dài hơn, bắt đầu từ xelluloza Đây

là một loại polyme glucoza còn dồi dào

hơn cả tinh bột, nhưng để phá vỡ cũng

khó khăn hơn Nếu như ông có thể tìm

được các enzym thích hợp để biến

xenluloza thành hydro, thì giấc mơ của

các nhà kinh tế hydro sẽ thực sự là một

bước tiến gần hơn đến sự thực

**************

DÙNG VI KHUẨN ĐỂ XỬ LÝ

NHỰA XỐP PHẾ THẢI

Một công trình nghiên cứu mới

cho thấy các vi khuẩn có thể giúp biến

đổi phế thải polystyrene-bao gồm các

loại nhựa xốp dùng nhiều trong việc

bao gói và đồ đựng thực phẩm-thành

PHA, là một loại chất dẻo nhiệt hữu

ích

Mặc dù nhựa xốp polystyrene có nhiều phẩm chất tuyệt hảo, giúp cho nó trở thành loại vật liệu lý tưởng để sản xuất các loại cốc đựng cà phê dùng một lần, nhưng đây là vật liệu rất khó tái chế Bởi vậy, hầu hết phế thải của chúng đều đem đi chôn lấp và quá trình phân huỷ diễn ra hết sức chậm chạp Nhưng một công nghệ mới được phát triển, trong đó các vi khuẩn giúp biến đổi những phế thải đó thành chất dẻo hữu ích, có khả năng phân giải bằng sinh học

Công nghệ này là sản phẩm liên kết của nhóm các nhà vi sinh vật và các chuyên gia thuộc lĩnh vực nhiệt phân- một quá trình dùng để biến đổi vật liệu bằng cách gia nhiệt cho chúng trong môi trường không có ôxy Các nhà khoa học này đã thực hiện việc nhiệt phân polystyrene trong lò phản ứng tầng hoá lỏng (Fluidized-bed Reator) để sản ra dầu bao gồm 83% styrene Các tác giả trên đã biết rằng những chủng loại vi khuẩn này có khả năng tổng hợp những chất dẻo phân huỷ sinh học PHA (Polyhydroxyalkanoates), được ứng dụng trong y học và các lĩnh vực khác

Tuy nhiên, họ đã rất ngạc nhiên khi biết rằng những vi khuẩn này đã

phát triển rất nhanh ở trong dầu styrene

“Chúng tôi đưa chúng vào trong chất lỏng màu đen này và nghĩ rằng chúng

sẽ bị tiêu diệt, vì có thể đây là dung dịch quá độc hại đối với chúng, ấy thế

mà chúng lại sinh sôi rất nhanh và tạo

ra chất dẻo”, Kevin O’Conor, một trong những tác giả của công trình nghiên cứu tại trường Đại học Dublin, nói

Theo dữ liệu của Cục Môi trường Mỹ, hiện tại polystyrene chỉ chiếm 0,6% phế thải rắn ở Mỹ, nhưng mỗi năm lượng phế thải này lên tới 14 triệu tấn Nhìn chung, chất dẻo chiếm tới 10% toàn bộ phế thải rắn ở Mỹ