Tảo - nguồn nhiên liệu sinh học dồi dào

Nhà sinh học thực vật Glen Kertz kiểm tra tảo đang được nuôi trồng trên hệ thống Vertigo của ông.

Glen Kertz, Chủ tịch kiêm Tổng giám đốc điều hành Công ty Valcent Product, cho biết: “Tảo là nguồn nguyên liệu cơ bản để tạo ra năng lượng có thể tái hồi phục”. Kertz, một nhà sinh học thực vật và cũng là nhà kinh doanh, hiện sở hữu khoảng 20 bằng sáng chế và đã chuẩn bị có thêm bằng sáng chế về tảo với giá trị tiềm năng như là một nguồn năng lượng và giải pháp mới cho sự ấm lên trên toàn cầu.

Ông nói: “Chúng ta là một hệ thống hấp thu năng lượng mặt trời khổng lồ. Chúng ta nhận được số lượng lớn năng lượng từ ánh nắng mặt trời”.

Tảo là một trong số thực vật phát triển nhanh nhất trên thế giới và khoảng 50% khối lượng của chúng là dầu có thể được dùng để chế tạo nhiên liệu sinh học dùng cho xe hơi, xe tải và máy bay. Hầu hết chúng ta thường biết đến tảo như là “lớp chất bẩn trên bề mặt ao hồ”. Và hiện nay, hầu hết các dự án nghiên cứu và phát triển năng lượng đều sử dụng ao hồ để nuôi trồng loại thực vật bị khinh rẻ này.

Nhưng thay vì sử dụng ao hồ, Valcent dùng hệ thống giàn để nuôi tảo trong các túi plastic dài được xếp gần nhau theo chiều thẳng đứng. Hệ thống đã được cấp bằng sáng chế này được gọi là Vertigro – kết quả của sự hợp tác với Công ty Năng lượng Global Green Solutions (Canada). Hai công ty đã đầu tư khoảng 5 triệu USD vào cơ sở nghiên cứu ở Texas.

Kertz giải thích, ao hồ bị hạn chế về bề mặt cần cho sự hấp thụ năng lượng mặt trời. Với sáng kiến dựng giàn nuôi trồng tảo theo chiều thẳng đứng, các nhà nghiên cứu sẽ có được nhiều bề mặt nuôi trồng tảo hơn và giúp cho tảo có nhiều thời gian hơn để thu nhận năng lượng mặt trời qua quá trình quang hợp. Kertz cho biết, trong một năm, một mẫu tảo (mẫu Anh bằng khoảng 400m2) có thể sản xuất 100.000 gallon (khoảng 378.000 lít) dầu tảo so với 30 gallon/mẫu từ bắp, 50 gallon/mẫu từ đậu nành.

Các nhà khoa học đã xác định được khoảng 65.000 giống tảo khác nhau

Sử dụng tảo như một nhiên liệu thay thế không phải là sáng kiến mới, Bộ Năng lượng Mỹ đã nghiên cứu lĩnh vực này trong suốt 18 năm, từ năm 1978 đến 1996. Tuy nhiên, theo Al Darzins, thuộc Phòng Thí nghiệm năng lượng có thể phục hồi (NREL) của Bộ Năng lượng Mỹ, cơ quan này cho rằng nhiên liệu từ tảo không thể cạnh tranh về mặt kinh tế với nhiên liệu hóa thạch – giá 1 thùng dầu tảo tính hồi năm 1996 là khoảng 20 USD.

Các nhà nghiên cứu thuộc chính phủ đã thử nghiệm nuôi trồng tảo trong những hồ lớn ở California, Hawaii và Roswell, New Mexico. Nhưng việc nuôi trồng tảo bị ảnh hưởng nhiều vào khu vực trồng vì nhiều khó khăn từ sự bốc hơi nước và bị nhiễm bệnh từ các loại thực vật khác, các loại côn trùng bay và sống dưới nước. Darzins cho biết, NREL đã chuyển từ nghiên cứu tảo sang tập trung vào nghiên cứu cellulosic ethanol chiết xuất từ nhiều loại thực vật như cỏ và phần còn lại của hoa màu sau khi thu hoạch.

Các nhà khoa học đã xác định được khoảng 65.000 giống tảo khác nhau.

Aga Pinowska, nhà nghiên cứu tại Valcent, cho biết có khoảng 65.000 loài tảo đã được biết đến trong số hàng trăm ngàn loài tảo đang chờ xác định. Phần quan trọng trong nghiên cứu tại cơ sở phía tây Texas này có liên quan tới việc xác định loài tảo nào sẽ dùng để sản xuất ra loại nhiên liệu gì – ví dụ: có loại tảo thích hợp để sản xuất nhiên liệu dùng cho máy bay, còn loại tảo khác thì chứa các thành phần tốt để sản xuất nhiên liệu chạy xe tải.

Tại Phòng Thí nghiệm Vertigo, Pinowska nghiên cứu cách chăm sóc và nuôi tảo những loại tảo đặc trưng. Theo Pinowska, chỉ cần một vài thay đổi nhỏ trong thành phần dưỡng chất cũng có thể giúp giống tảo đó tạo ra thành phần dầu hiệu quả hơn. Chị cho biết: “Ngày xưa, người Aztecs đã biết tảo là thứ có nhiều lợi ích. Họ dùng tảo như một loại thức ăn bổ dưỡng giàu chất đạm”. Được biết, ngày nay tảo còn được sử dụng trong nhiều thương phẩm khác như thức uống thực dưỡng Spirulina...

Về đặc tính sinh sản của tảo, một số loại hữu tính, vô tính và cũng có nhiều loại lưỡng tính. Ở một loài tảo lục, đặc tính sinh sản của nó có thể thay đổi nếu có sự biến đổi trong các điều kiện về môi trường, chẳng hạn như thiếu độ ẩm hoặc dưỡng chất. Những chi tiết kỳ thú đó đã cuốn hút Kertz và các nhà khoa học khác vào việc nghiên cứu nhiều loài tảo khác.

Texas – vùng đất miền Tây đầy gió bụi của nước Mỹ – có thể không phải là miền đất hứa cho tảo, nhưng Kertz cho biết ông luôn tìm kiếm nhiều mẫu tảo mới trong các vũng nước, dòng suối hoặc ao hồ. Nhà máy xử lý tảo được đặt ở vị trí thích hợp còn giúp tăng hiệu quả của chúng.

Ví dụ, đặt các giàn nuôi trồng tảo gần các nhà máy điện sản sinh nhiều carbon, khí CO2 có thể giúp phát triển tảo – vì tảo cần CO2 cho quá trình quang hợp.

Sau hơn một thập kỷ gián đoạn, Chính phủ Mỹ đang quay lại với tảo. Trong Đạo luật độc lập và an toàn năng lượng có đề cập đến việc khuyến khích sử dụng tảo làm nhiên liệu sinh học.

Hiện nay, cả các công ty thuộc chính phủ và tư nhân đang chạy đua trong việc khai thác sử dụng tảo để sản xuất nhiên liệu. Tuy vậy, theo Al Darzins – thuộc Phòng Thí nghiệm năng lượng có thể tái phục hồi – cho biết rằng thế giới sẽ có thể còn phải chờ thêm 5 tới 10 năm nữa thì loại nhiên liệu này mới thực sự đi vào cuộc sống