Hạ nhiệt "cơn khát năng lượng" bằng tảo biển?

• Nhựa sinh học từ da cá và tảo biển
• Nga phát hiện 16 hoạt chất sinh học trên tảo biển có thể chữa ung thư
• Nhiên liệu sinh học từ tảo biển

Trên thực tế, các nghiên cứu biến một số loại tảo thành năng lượng hứa hẹn sẽ tạo nên bước đột phá quan trọng trên con đường tìm kiếm nhiên liệu xanh bền vững của tương lai.

Tiềm năng to lớn

Giới khoa học coi tảo là phép màu của năng lượng xanh, với tiềm năng vô hạn, tạo ra nhiên liệu sinh học thay thế hoàn toàn điện hạt nhân cùng các nguồn năng lượng hóa thạch. 

Loài thực vật này thuộc nhóm phát triển nhanh nhất trên thế giới, chứa hơn 50% khối lượng dầu có thể tận dụng sản xuất nhiên liệu bằng công nghệ phù hợp. Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh tảo có khả năng tạo ra được dầu cho sản xuất diesel sinh học cao gấp 15-300 lần so với các cây có dầu truyền thống khác trên cùng một diện tích sử dụng. 

Loại dầu tảo này có thể thay thế dầu mỏ hoặc trở thành nhiên liệu sinh học sạch, an toàn hơn nhờ nhiệt độ cháy cao hơn và không thải khí độc hại trong quá trình cháy.

Ưu điểm nổi trội khác của tảo chính là lượng dự trữ cực kỳ dồi dào, nhưng chưa được khai thác sinh khối đúng tiềm năng. Khác với các loài thực vật bậc cao, tốc độ sinh trưởng của tảo tương đối nhanh, có thể nhân đôi sinh khối trong vòng 24 giờ. 

Trong quá trình quang hợp, tảo còn sản xuất ra dầu ngay trong tế bào. Thậm chí, một số loại tảo chứa hàm lượng carbohydrate cao và bã thấp, thích hợp điều chế ethanol sinh học. Ngoài ra, tảo rất dễ nuôi, có thể phát triển trong các bồn nước mặn ở ven biển hoặc trong một hệ thống ống ở vùng bán sa mạc nhiều nắng gió. Điều này mở ra cơ hội bùng nổ thị trường dầu tảo, ước tính đạt doanh số lên đến 1 tỉ USD vào năm 2020 với mức tăng trưởng trung bình hàng năm khoảng 70%.

Cuộc đua khai thác

Trong bối cảnh này, nhiều tổ chức và quốc gia chạy đua khai phá tiềm năng của loài thực vật từng một thời bị coi thường. Nhật Bản rất tích cực phát triển năng lượng tảo và có xu hướng sử dụng dầu tảo như một loại nhiên liệu chính trong tương lai, đặc biệt phục vụ cho các phương tiện giao thông để giảm khí phát thải ra môi trường. 

Một số công ty ở Nhật đã hợp tác với hãng hàng không All Nippon Airways để thử nghiệm dùng năng lượng tảo cho các chuyến bay, với công suất 120.000 lít dầu tảo mỗi năm. 

Trong khi đó, Mỹ coi tảo là nguồn nhiên liệu chiến lược, tập trung biến tảo thành năng lượng giá rẻ. Tập đoàn dầu khí đa quốc gia ExxonMobil đang hợp tác với nhiều công ty công nghệ để sản xuất nhiên liệu sinh học thay thế xăng dầu, đặt mục tiêu trở thành tập đoàn dầu tảo lớn nhất thế giới.

Một số quốc gia Nam Mỹ như Brazil hay Mexico chứng kiến sự xuất hiện của nhiều liên doanh xây dựng hệ thống sản xuất dầu tảo quy mô thương mại, với tham vọng đạt 2 triệu lít/ngày vào năm 2020. 

Tại châu Âu, hãng cung cấp điện Vattenfall (Thụy Điển) kết hợp với nhà máy nhiệt điện Senftenberg (Đức) nuôi loại tảo xanh Scenedesmus obliquus, sau đó thu hoạch sinh khối để chế biến thành nhiên liệu hay khí sinh học. Thử nghiệm được tiến hành trên một khu dân cư ở Đức, chỉ sử dụng các thiết bị với năng lượng từ tảo. 

Trong điều kiện ít ánh nắng, giới khoa học Đức tìm cách tách chiết từ tảo để lấy các loại chất béo và protein quý hiếm phục vụ ngành công nghiệp dược phẩm hoặc công nghiệp hóa chất, sau đó tiến hành lên men lấy khí sinh học. Đây sẽ là những vũ khí giúp giải tỏa "cơn khát" năng lượng cho con người, đồng thời chống lại hiện tượng nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu.

Chặng đường gian nan

Sản xuất nhiên liệu từ tảo biển hay tảo được nuôi trồng giống như "một mũi tên trúng hai đích" khi vừa tạo ra nguồn năng lượng sạch, vừa giúp môi trường trở nên xanh hơn. Tuy vậy, tảo là loài phức tạp, có khả năng khai thác nhưng lại khó khai thác hiệu quả, đồng thời cũng sẽ tiêu tốn nhiều tiền của cho nghiên cứu và tạo ra thành phẩm. 

Rõ ràng, con người đang đứng giữa hai lựa chọn: hoặc là vì tương lai của chính mình, hoặc là vì lợi ích kinh tế. Thế nên, giới nghiên cứu cần sớm tìm ra các cách sản xuất giá rẻ, trước khi đưa vào dây chuyền sản xuất hàng loạt, để có thể đủ cung ứng cho các mục tiêu lớn hơn của nhân loại.

Chưa hết, dù tảo có ở khắp mọi nơi nhưng không phải loài nào cũng có giá trị. Thực tế cho thấy, chỉ các loài tảo không độc hại mới được lựa chọn nghiên cứu để sản xuất năng lượng. 

Giới khoa học tin rằng, để có được năng lượng sinh học từ tảo, con người phải tự tay nuôi trồng trong điều kiện thích hợp, rồi ứng dụng công nghệ hiện đại để khai thác tối ưu. Vậy nhưng, hoạt động nuôi tảo, nhất là ở biển, có thể làm suy giảm lượng dưỡng chất trong một khu vực, gây ảnh hưởng đến các loài sinh vật biển khác ở vị trí cao hơn trong chuỗi thức ăn.

Rõ ràng, chặng đường biến tảo thành năng lượng xanh thay thế nhiên liệu hóa thạch còn rất gian nan. Những thách thức đặt ra yêu cầu phải có giải pháp hạn chế tác động với môi trường, đồng thời nghiên cứu thêm về nguy cơ lai tạp giữa những loài hoang dã và nuôi trồng, phát sinh mầm bệnh và sự xâm lấn của các môi trường sống không tự nhiên.

Ngoài ra, nghiên cứu tảo và phát triển nhiên liệu sinh học bền vững nên trở thành ưu tiên hàng đầu của các nhà hoạch định chính sách, đi kèm với ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật, để tạo nên một ngành công nghiệp sinh học từ tảo đầy triển vọng, tiến tới giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng trong tương lai.