Các nhà khoa học từ Trung Quốc đã lần đầu tiên tạo ra tinh bột nhân tạo bằng cách sử dụng CO2, hydro và điện với đặc tính giống hệt tinh bột có trong ngũ cốc.
Một nghiên cứu vừa xuất bản trên tạp chí Science cho thấy đột phá chưa từng có trong ngành lương thực: Học viện Khoa học Trung Quốc (CAS) đã lần đầu tiên tổng hợp thành công tinh bột nhân tạo từ CO2. Các nhà khoa học tin rằng, nếu kỹ thuật này có thể được mở rộng từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp, nó có thể cách mạng hóa cách chúng ta sản xuất chất dinh dưỡng trong tương lai, vì quy trình không đòi hỏi phải canh tác và chế biến số lượng lớn các loại thực vật chứa tinh bột như khoai lang và ngô, nhờ đó tiết kiệm nước, phân bón và đất nông nghiệp.
Ma Yanhe, giám đốc Viện Sinh học Công nghiệp Thiên Tân (TIB) và đồng tác giả báo cáo, nói với báo đài về đột phá mới. Ông mô tả một quá trình tổng hợp tinh bột gồm 11 bước, là cách thức kết dính CO2 và chế ra thành phẩm cuối cùng. “Phương pháp này hứa hẹn việc tinh bột trong tương lai có thể được chế tạo từ CO2, trong một quá trình tương tự ủ bia”, nhà nghiên cứu Ma nói, đồng thời nhấn mạnh vào khả năng biến CO2 thành methanol, rồi biến đổi chúng thành tinh bột. Trong điều kiện đủ năng lượng và với công nghệ hiện tại, sản lượng tinh bột thường niên của một “lò phản ứng sinh học” kích cỡ 1m khối sẽ tương đương sản lượng hàng năm của 0,33ha đồng ngô ở Trung Quốc.
Cai Tao, tác giả chính và cũng là phó giáo sư đang công tác tại TIB, khẳng định nếu chi phí của dự án này mà ở mức thực hiện được, thì nó sẽ giải phóng 90% lượng đất đai phù hợp canh tác và nguồn nước ngọt. Giảm quy mô ngành nông nghiệp đồng nghĩa với việc hạn chế lượng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học đi vào môi trường, tinh bột nhân tạo sẽ thay ngành nông nghiệp cải thiện tình hình an ninh lương thực toàn cầu.
Tinh bột là nguyên liệu thô quan trọng phục vụ ngành công nghiệp. Khủng hoảng lương thực, biến đổi khí hậu đang đặt ra những thử thách cho nhân loại, khiến chúng ta phải tìm tới những giải pháp mới. Theo công ty dữ liệu nông nghiệp toàn cầu Bric International Group, tinh bột ngày nay được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đường, chế biến thực phẩm và đồ uống, in ấn, sản xuất thuốc, dệt may, thức ăn gia súc và hàng chục ngành công nghiệp khác. Điều đó đã thúc đẩy sản xuất tinh bột và các sản phẩm liên quan đến nó trở thành một ngành công nghiệp trị giá 80 tỷ nhân dân tệ (12,4 tỷ USD) ở Trung Quốc.
NASA vào năm 2018 từng nhấn mạnh việc chuyển đổi. CO2 thành glucose – một loại đường đơn giản là thách thức hàng trăm năm. Tinh bột được tạo thành từ một chuỗi các phân tử glucose vì vậy còn phức tạp hơn nhiều.
Một trong những tác giả đầu tiên của nghiên cứu Cai Tao cho biết, trong 6 năm qua nhóm của ông đã tập trung vào một dự án duy nhất là làm thế nào để tạo ra tinh bột giống như thực vật, nhưng hiệu quả và nhanh hơn nhiều. Cai cho biết phương pháp của họ trước tiên liên quan đến việc chuyển đổi CO2 và khí hydro thành methanol, phân tử chứa một nguyên tử carbon. Sau đó, nhóm nghiên cứu ghép các phân tử carbon đơn này thành những phân tử lớn hơn và phức tạp hơn thông qua các quá trình enzyme.
Theo các nhà nghiên cứu tại TIB, phần lớn tinh bột được sản xuất từ ngô và nhiều loại cốc khác, có được nhờ quá trình quang hợp tự nhiên của thực vật. Phương pháp chế tinh bột nhân tạo lại bao gồm hơn 60 phản ứng hóa học và bước xử lý phức tạp, với hiệu năng hiện tại trên lý thuyết mới là 2% sản lượng với mỗi đơn vị năng lượng đầu vào.
Với sự hỗ trợ của siêu máy tính, các nhà khoa học Trung Quốc đã sắp xếp hợp lý quy trình sản xuất tinh bột từ khoảng 60 bước xuống chỉ còn 11 bước, với sản phẩm cuối cùng là tinh bột. Cai cho biết tinh bột trong phòng thí nghiệm giống hệt tinh bột tự nhiên, với phản ứng giữa hồ tinh bột với dung dịch iot tạo ra màu xanh lam đặc trưng.
Theo GlobalTimes
