Với khoảng cách ngày càng lớn giữa người giàu và người nghèo, hiện nay rất nhiều người không có được thực phẩm sạch, không khí trong lành và phải sống trong những khu vực khó khăn. Đặc biệt ở Ấn Độ và một số nước nghèo khác, người dân phải sống trong điều kiện nặng nề.

Giáo sư Ramkrishna Sen từ Viện Công nghệ Ấn Độ (IIT) trong một bài viết đăng trên Wiley cho biết, sự phát triển công nghệ sinh học có thể đóng vai trò quan trọng, giải quyết những thách thức toàn cầu hiện nay trong lĩnh vực năng lượng, môi trường và chăm sóc sức khỏe.

Cùng với đồng nghiệp, tiến sĩ Ramalingam Dineshkumar từ Viện nghiên cứu Hóa học Muối và Biển trung ương, ông thực hiện nghiên cứu, xác định liệu nhà máy tảo sinh học có thể sản xuất lipid, đáp ứng nhu cầu cho nhiên liệu sinh học và carotenoids cho những ứng dụng chăm sóc sức khỏe hay không, đồng thời giải quyết vấn để giảm thiểu khí CO2 trong môi trường.

Ý tưởng nhà máy sinh học, sử dụng nguyên vật liệu vi tảo. Tảo với các đặc tính thuận lợi được nuôi cấy với kết quả sinh khối được xử lý trong nhà máy sinh học thành các sản phẩm tiêu thụ. Ánh sáng mặt trời giúp nuôi cấy và phát triển tế bào tảo bằng carbon dioxide và chất dinh dưỡng từ những nguồn địa phương. Dư lượng hữu cơ từ quá trình chế biến và tiêu thụ được tái chế thông qua quá trình phân hủy yếm khí tạo ra năng lượng và các yếu tố cần thiết cho quá trình canh tác tảo tiếp theo.  

 

Các công nghệ sản xuất sinh học được phát triển dựa trên ý tưởng xử lý sinh khối bền vững thành nhóm những sản phẩm hữu ích, có thể được đưa ra kinh doanh trên thị trường, đáp ứng các nhu cầu xã hội.

Hiện nay, các sản phẩm và dược phẩm sinh hóa được sản xuất bằng lò phản ứng sinh học, nhưng sử dụng quy trình này để sản xuất nhiên liệu sinh học giá trị cao không có được hiệu quả kinh tế.

 

Vì vậy, các nhà khoa học Sen và Dineshkumar đưa ra những đề xuất chi tiết của thiết kế lò phản ứng quang sinh học nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất nhiên liệu sinh học.

 “Các nhà nghiên cứu đã có nhiều cải tiến nhằm nâng cao năng suất sản phẩm,” các nhà khoa học Ấn Độ nói, “trong đó co giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình sản xuất lutein và lipid bằng cách tích hợp quy trình hoạt động xuôi và ngược dòng quy trình sản xuất nhằm giảm chi phí liên quan đến quá trình”.

Vấn đề nghiên cứu cần tập trung vào sản xuất và thu được các carotenoit có giá trị cao như lutein, sử dụng cho những ứng dụng chăm sóc sức khỏe và lipid để sản xuất nhiên liệu sinh học, song song cùng với hiệu quả hấp thụ khí CO2.

Ông Sen và Dineshkumar cho biết, lựa chọn nguyên liệu tiềm năng là vấn đề then chốt có thể tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời trong sản xuất các sinh khối bền vững.

Vi tảo được coi là nguyên liệu sinh khối tiềm năng trong lĩnh vực sử dụng hiệu quả đất và nước, đồng thời có khả năng hấp thụ khí CO2 hiệu quả gấp 10 đến 50 lần so với thực vật, cung cấp năng lượng (đốt) trên mặt đất.

Nhưng sản xuất lutein và diesel sinh học bằng vi tảo có những khó khăn về công nghệ, đó là năng suất sản phẩm thấp và chi phí cao cho canh tác và chế biến sinh khối giai đoạn cuối.

Tiềm năng thương mại của các quá trình nhiệt hóa học của quy trình chế tạo sinh khối như khí hóa, nhiệt phân và thủy nhiệt hóa lỏng được chứng minh hiệu quả trong công nghiệp để sản xuất dầu sinh học và những sản phẩm có giá trị cao khác.

Nhưng những phương thức sản xuất này đòi hỏi nhiệt độ cao từ 400-600 ° C với áp suất cao từ 5 đến 20 MPa. Các điều kiện kỹ thuật khắt khe này đòi hỏi những quy trình sản xuất phải được nâng cấp theo cách tìm kiếm và phát triển những chất xúc tác hiệu quả nhằm giảm năng lượng cần thiết cho quá trình để để có thể đưa vào công nghiệp dân dụng.

Hai nhà khoa học Sen và Dineshkumar cũng đề nghị phải tích hợp các quy trình sản xuất xuôi và ngược dòng nhằm giảm chi phí và năng lượng, cho phép sản xuất lutein và lipid có hiệu quả kinh tế. Theo các nhà khoa học, để phát triển một nhà máy vi tảo sinh học cần phân tích toàn diện về chi phí đầu tư, năng lượng cần thiết để đạt được mục tiêu kinh tế, có được những sản phẩm sinh khối và giảm thiểu khí CO2 trong môi trường.

Sen và Dineshkumar kết luận rằng, phát triển các chủng vi tảo biến đổi, có khả năng sản xuất một lượng lớn lipit và carotenoids cũng có thể là một giải pháp phù hợp để phát triển nhà máy vi tảo sinh học có hiệu quả kinh tế cao.

Các nhà khoa học cho rằng, ngoài việc sản xuất caroten và lipid từ sinh khối tảo, nhà máy vi tảo sinh học cũng có thể sản xuất các sản phẩm giá trị cao khác như carbohydrate cho bioethanol (nhiên liệu sinh học), protein cho thức ăn chăn nuôi hoặc phân bón sinh học.