Vi khuẩn chuyển hóa methane – Tương lai của năng lượng

Được biết đến với khả năng loại bỏ khí metan ra khỏi môi trường và biến nó thành một nhiên liệu có thể sử dụng, vi khuẩn methanotrophic đã hấp dẫn các nhà nghiên cứu từ lâu. Nhưng làm thế nào, những vi khuẩn tự nhiên này thực hiện chính xác một phản ứng phức tạp như vậy vẫn là một bí ẩn.

Hiện nay một nhóm liên ngành tại Đại học Northwestern, Hoa Kỳ đã tìm thấy enzyme xúc tác chuyển đổi methane thành methanol nhờ vị trí chỉ chứa một ion đồng. Phát hiện này đưa đến hướng nghiên cứu lai tạo các chất xúc tác mới được thiết kế có thể chuyển đổi metan – một loại khí nhà kính rất mạnh thành methanol, chất thân thiện và dễ sử dụng hơn.

Giáo sư Rosenzweig- đồng tác giả của nghiên cứu đến từ Đại học Northwestern đã nói rằng: “Xác định chính xác cũng như cấu trúc của các ion kim loại xúc tác là vấn đề khó nắm bắt trong nhiều thập kỷ qua. Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một bước tiến lớn trong việc tìm hiểu cách thức vi khuẩn chuyển đổi methane thành methanol.”

Giáo sư Hoffman- đồng tác giả cho biết: “Bằng cách xác định loại trung tâm đồng có liên quan, chúng tôi đã đặt nền móng cho việc xác định cách thức thế giới tự nhiên thực hiện một trong những phản ứng thách thức nhất”

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science. Bằng cách oxy hóa methan và chuyển đổi nó thành methanol, vi khuẩn methanotrophic (hoặc methanotrophs) mang lại lợi ích 2 trong 1. Chúng không chỉ loại bỏ khí nhà kính có hại từ môi trường, mà còn tạo ra một loại nhiên liệu bền vững, dễ sử dụng cho ô tô, điện và nhiều hơn nữa. Các quy trình công nghiệp hiện tại để xúc tác phản ứng metan thành metanol đòi hỏi áp suất cực lớn và nhiệt độ cực cao, đạt tới hơn 1.300^oC. Tuy nhiên, methanotrophs thực hiện phản ứng ở nhiệt độ phòng mà không cần bất cứ điều kiện nào khác.

Hình ảnh chụp vi khuẩn methanotrophic (J.C. Lara, Đại học Washington)

Matthew Ross, sinh viên được hướng dẫn bởi giáo sư Rosenzweig và Hoffman, đồng thời là tác giả đầu của bài báo cho biết thêm: “Trong khi các vị trí đồng đã được biết là xúc tác cho quá trình chuyển đổi methane thành methanol ở vật liệu nhân tạo, xúc tác methan thành methanol tại một vị trí đồng đơn trong môi trường bình thường là chưa từng có”. Tác giả cũng thêm vào: “Nếu chúng ta có thể phát triển hiểu biết hoàn chỉnh cách thức chúng thực hiện biến đổi này trong điều kiện dễ dàng như vậy, chúng ta có thể tối ưu hóa các chất xúc tác mà ta có”.

Theo Sciencedaily

Nguyễn Đức Huy – Đỗ Trần Hương Duyên, PTN công nghệ Enzyme và Protein