Các nhà khoa học Nga đã đạt được một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực năng lượng bền vững với việc phát triển thành công công nghệ tiên tiến dựa trên vi tảo. Công nghệ này không chỉ giúp hấp thụ khí carbon dioxide từ khí thải công nghiệp mà còn tạo ra biohydrogen – một dạng nhiên liệu sạch đầy hứa hẹn. Đại học Bách khoa Saint Petersburg Peter Đại đế (SPbPU) là nơi các nhà nghiên cứu đã thực hiện thành tựu đáng kể này và công bố trên tạp chí International Journal of Hydrogen Energy.

Công nghệ được phát triển dựa trên quá trình hoạt động của vi tảo trong ao sinh học đặc biệt. Tại đây, vi tảo hấp thụ khí carbon dioxide trong quá trình quang hợp và tạo ra sinh khối. Sinh khối này sau đó được sử dụng để thu được biohydrogen thông qua quá trình lên men tối. Quá trình này không chỉ giúp giảm thiểu lượng khí thải carbon dioxide mà còn tạo ra một nguồn năng lượng sạch.

Giáo sư Natalia Politaeva, thuộc Trường Cao đẳng Kỹ thuật Thủy lực và Điện lực của SPbPU, đánh giá cao công nghệ này. Bà cho rằng tương lai của năng lượng bền vững không phải là chống lại thiên nhiên mà là phối hợp với thiên nhiên. Vi tảo được xem là những “đồng minh nhỏ bé” có khả năng biến chất thải công nghiệp thành năng lượng sạch.

Biohydrogen thu được từ công nghệ này có thể được áp dụng trong nhiều mục đích năng lượng khác nhau. Nó có thể được sử dụng để tạo ra điện và nhiệt trong sản xuất, cũng như trong pin nhiên liệu hydro hoặc để tạo ra nhiên liệu sinh học cho ô tô. Điều này mở ra những triển vọng mới cho việc phát triển năng lượng bền vững.

Các nhà nghiên cứu tại SPbPU tin rằng hệ thống này có thể đặc biệt hữu ích đối với các nhà máy nhiệt điện than, vốn là nguồn phát thải carbon dioxide lớn. Theo tính toán, một nhà máy nhiệt điện than 500MW thải ra 11.400 tấn carbon dioxide mỗi ngày. Việc tích hợp công nghệ này có thể giúp giảm tiền phạt phát thải và biến chất thải thành nhiên liệu hữu ích.

Hệ thống này không chỉ giúp giảm phát thải mà còn có thể tăng hiệu suất năng lượng của doanh nghiệp lên 20-30%. Bất kỳ quốc gia nào có lượng khí thải công nghiệp lớn đều có thể áp dụng phương pháp này để cải thiện tình hình môi trường.

Một trong những ưu điểm nổi bật của hệ thống này là khả năng kết hợp ba chức năng cùng một lúc: thu giữ carbon dioxide, xử lý sinh khối và tạo ra hydro. Công nghệ mới này rất độc đáo vì nó mang đến bản chất khép kín và tính bền vững.

Hiện tại, các nhà khoa học đang tập trung vào việc thử nghiệm hệ thống tại một cơ sở công nghiệp và điều chỉnh công nghệ cho phù hợp với các điều kiện khí hậu khác nhau. Họ cũng có kế hoạch mở rộng hệ thống này bằng cách bổ sung chức năng xử lý nước thải và chiết xuất các sản phẩm sinh học có giá trị gia tăng cao.

Các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Cần Thơ đã đạt được một bước tiến quan trọng trong việc khai thác tiềm năng của kén tằm Đà Lạt, khi thành công chiết xuất fibroin – một loại protein có giá trị ứng dụng cao. Fibroin là thành phần chính trong sợi tơ tằm, được biết đến với các đặc tính vượt trội như độ bền cao, khả năng tương thích sinh học tốt, khả năng phân hủy sinh học và khả năng kiểm soát giải phóng dược chất.

Để chiết xuất fibroin từ kén tằm Đà Lạt, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một quy trình nghiêm ngặt. Đầu tiên, họ loại bỏ lớp sericin gây dị ứng trên bề mặt kén tằm. Sau đó, sợi tơ sạch được hòa tan trong một hỗn hợp muối đặc biệt để thu được fibroin. Qua quá trình này, từ 10 gram kén tằm, nhóm nghiên cứu đã thu được 7,3 gram tơ đã loại sericin và 1,25 gram fibroin với hiệu suất 25,06%. Fibroin sau khi chiết xuất có thể được bảo quản dưới dạng dung dịch hoặc đông khô thành bột mà vẫn giữ được tính chất ổn định sau nhiều tháng.

Nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển thành công hệ vi hạt fibroin thông qua phương pháp đổi dung môi. Bằng cách cho fibroin tiếp xúc với ethanol, họ tạo ra các hạt nhỏ có kích thước thích hợp. Tỷ lệ fibroin:ethanol được tối ưu hóa là 1:5, giúp đạt hiệu suất tạo hạt lên đến 65%. Qua phân tích kích thước, các vi hạt fibroin có kích thước trung bình khoảng 0,175 µm và phân bố khá đồng đều trong khoảng 0,1 – 0,3 µm.

Một trong những điểm nổi bật của nghiên cứu này là đánh giá về tính an toàn sinh học của fibroin và hệ vi hạt fibroin. Qua thử nghiệm trên màng phôi gà, cả dung dịch fibroin và hệ vi hạt fibroin đều không gây ra phản ứng bất lợi như sưng tấy, xuất huyết hay tổn thương mạch máu. Kết quả này khẳng định tính an toàn của vật liệu fibroin từ tằm Đà Lạt khi ứng dụng trong các sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với da hoặc đường tiêu hóa.

Không chỉ dừng lại ở đó, hệ vi hạt fibroin còn thể hiện khả năng bảo vệ dược chất trong môi trường tiêu hóa. Khi thử nghiệm trong dung dịch mô phỏng dịch dạ dày và ruột non, hệ vi hạt fibroin vẫn giữ được đến 99,8% khối lượng ban đầu. Điều này chứng tỏ tiềm năng của vi hạt fibroin trong việc bảo vệ dược chất khỏi sự phân hủy bởi môi trường axit và enzyme tiêu hóa.

Nghiên cứu này không chỉ góp phần vào việc tận dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu tơ tằm của Việt Nam mà còn phù hợp với xu hướng phát triển vật liệu sinh học tự nhiên – bền vững và an toàn. Trong tương lai, fibroin từ tơ tằm Đà Lạt có thể được ứng dụng để tạo ra các hệ mang thuốc tiêm hoặc uống, kem dưỡng sinh học, mặt nạ sinh học, hoặc các vật liệu sử dụng trong tái tạo mô, phẫu thuật thẩm mỹ. Đây là một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn, mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng trong y học và chăm sóc sức khỏe.