Trong nỗ lực nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời, một nhà nghiên cứu tại Đại học California, Berkeley đã tạo ra vi khuẩn cyborg cho hiệu quả vượt trội nhiều lần so với quang hợp tự nhiên.

Những vi khuẩn này được huấn luyện để phát triển và che phủ cơ thể của chúng bằng các tinh thể nano bán dẫn siêu nhỏ giúp thu giữ và biến đổi năng lượng mặt trời một cách hiệu quả. Sciencealert đưa tin hôm 23/8.

Chúng ta đều biết cây và các sinh vật khác sử dụng diệp sắc tố để thu ánh sáng mặt trời trong suốt quá trình quang hợp, nhưng theo các nhà khoa học, tính hiệu quả của nó chưa cao. Để áp dụng vào đời sống con người, chúng ta cần một cách giúp quá trình này nhanh và mạnh hơn.

Quá trình quang hợp
Quá trình quang hợp bình thường ở cây (Ảnh: VPC)

Câu trả lời được Kelsey K. Sakimoto, một nhà nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm Peidong Yang thuộc Đại học California, Berkeley, đưa ra là thay thế quang hợp tự nhiên bằng cách sử dụng các vi khuẩn cyborg mang trên thân lớp phủ đặc biệt cho phép chuyển đổi năng lượng mặt trời thành các hợp chất hữu ích.

Sakimoto nói trong một thông cáo báo chí: “Thay vì dựa vào chất diệp lục kém hiệu quả để thu được ánh sáng mặt trời, tôi đã dạy cho vi khuẩn cách phát triển và che phủ cơ thể của chúng bằng các tinh thể nano bán dẫn siêu nhỏ”.

Các loại tinh thể nano này hiệu quả hơn nhiều so với chất diệp lục và chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong chi phí sản xuất tấm năng lượng mặt trời.

Để tạo ra các vi khuẩn cyborg, Sakimoto cho chúng ăn axit amin cysteine ​​và kim loại cadimi.

Vi khuẩn sau đó tổng hợp các hạt nano cadimi sunfua (CdS), có hiệu quả hấp thụ ánh sáng, hoạt động như tấm pin mặt trời trên bề mặt vi khuẩn.

Các sinh vật lai mới, gọi là M. thermoacetica-CdS, tạo ra acid acetic hữu ích từ năng lượng ánh sáng, nước và CO2 với tốc độ cao hơn bất kỳ nguồn quang hợp tự nhiên nào.

Vi khuẩn mới với lớp nano cadmium sulfua giúp chuyển ánh sáng, nước và CO2 thành hóa chất hữu ích (Ảnh: Sciencealert)

Sakimoto sẽ giới thiệu công trình của mình tại Hội nghị Quốc gia lần thứ 254 và Triển lãm của Hiệp hội Hoá học Hoa Kỳ (ACS).

Nhân loại đang phải đối mặt với nhu cầu thay thế nhiên liệu hoá thạch ngày càng tăng khi chúng ta phải đối mặt với hậu quả của phát thải khí nhà kính và dân số gia tăng nhanh chóng trong khi nhu cầu năng lượng không hề suy giảm.

Sự quang hợp nhân tạo không phải là một khái niệm mới và một hệ thống chỉ đòi hỏi ánh sáng mặt trời và các hóa chất hữu cơ đơn giản để tạo ra năng lượng tái tạo với chi phí thấp và sạch sẽ là điều đáng mong muốn.

Mặc dù đã có một số tiến bộ hạn chế trong lĩnh vực này, cho đến nay, không có giải pháp đề xuất nào gần như đủ hiệu quả để đảm bảo sử dụng thương mại.

Tuy nhiên, vi khuẩn của Sakiomoto hoạt động hiệu quả hơn 80% và tự nhân bản và tự tái sinh, làm cho công nghệ này không tạo ra nhiều rác thải.

Ông đã giải thích: “Khi được phủ lên tấm pin mặt trời nhỏ này, vi khuẩn có thể tổng hợp thực phẩm, nhiên liệu và chất dẻo, tất cả đều sử dụng năng lượng mặt trời.

Mặc dù thừa nhận cần nhiều thời gian hơn để nghiên cứu, nhưng Sakiomoto hy vọng rằng vi khuẩn cyborg của ông có thể chứng minh được là một sự thay thế khả thi cho nhiên liệu hóa thạch, giúp thế giới sản xuất năng lượng rẻ hơn và sạch hơn.

Hoài Anh

Xem thêm: