MỹVi khuẩn Gluconobacter oxydans có thể khai thác đất hiếm hiệu quả nhờ một số thay đổi gene, giúp Trái Đất lưu trữ nhiều CO2 hơn.
Nhóm nhà khoa học tại Đại học Cornell (Mỹ) đưa ra những chiến lược mới nhằm tăng cường hiệu quả hoạt động của vi khuẩn G. oxydans.
Trong ba nghiên cứu công bố vào tháng 5, các nhà khoa học chỉ ra G. oxydans có thể tồn tại và phát triển trong điều kiện giàu axit. Những phụ phẩm có tính axit mà vi khuẩn này tạo ra giúp thúc đẩy quá trình chiết xuất sinh học các nguyên tố đất hiếm từ đá.
Trong nghiên cứu thứ nhất, nhóm chuyên gia thực hiện hai chỉnh sửa với bộ gene của vi khuẩn: một trực tiếp đẩy nhanh quá trình sản xuất axit, một loại bỏ “phanh” kìm hãm việc sản xuất axit. Những chỉnh sửa này giúp tăng hiệu quả chiết xuất sinh học các nguyên tố đất hiếm tới 73%.
Trong nghiên cứu thứ hai, nhóm nhà khoa học tìm hiểu bộ gene của B58, một biến thể hiệu suất cao của G. oxydans, và loại bỏ từng phần một cách có hệ thống để hiểu rõ gene nào làm tăng hoặc giảm hiệu quả khai thác sinh học. Kết quả, họ xác định được 89 gene quan trọng, trong đó 68 gene chưa từng được xác định cho mục đích này trước đây.
“Chúng tôi phát hiện các gene trong G. oxydans tham gia vào quá trình thu giữ carbon khác với các gene ảnh hưởng đến việc chiết xuất nguyên tố đất hiếm. Thông tin này giúp chúng tôi chỉnh sửa vi khuẩn sao cho thích hợp nhất với nhiệm vụ mà chúng tôi muốn chúng thực hiện”, Sabrina Marecos, nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật môi trường và Sinh học tại Đại học Cornell, cho biết.
Mỏ và cơ sở xử lý đất hiếm Mountain Pass ở bang California, Mỹ. Ảnh: MP Materials
Nghiên cứu thứ ba, xuất bản trên tạp chí Scientific Reports, hé lộ G. oxydans có thể đẩy nhanh quá trình hấp thụ carbon tự nhiên lên 58 lần, biến những tảng đá thông thường thành hệ thống lưu trữ CO2 lâu dài.
Khi bị mưa bào mòn, đá giải phóng những kim loại như canxi và magiê. Chúng phản ứng tự nhiên với CO2, tạo thành khoáng vật lưu giữ vĩnh viễn khí nhà kính này, cô lập chúng khỏi khí quyển. G. oxydans thúc đẩy quá trình này bằng cách làm mòn đá nhanh hơn, khiến nhiều kim loại lộ ra và tiếp xúc với CO2 hơn, biến Trái Đất thành “bẫy” thu giữ carbon.
“Quá trình này có thể diễn ra trong điều kiện môi trường bình thường, ở nhiệt độ thấp và không cần dùng hóa chất mạnh, chỉ hút CO2 một cách tự nhiên và lưu trữ vĩnh viễn dưới dạng khoáng vật. Chúng tôi cũng đang thu thập những kim loại quan trọng khác về mặt năng lượng như niken dưới dạng phụ phẩm. Đây là giải pháp có lợi đôi đường”, Joseph Lee, nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật môi trường và Sinh học tại Đại học Cornell, giải thích.
“Lượng kim loại phải khai thác trong thế kỷ này có thể lớn hơn mức đã khai thác trong toàn bộ lịch sử loài người, nhưng các công nghệ khai thác truyền thống lại gây hại rất lớn cho môi trường”, Buz Barstow, phó giáo sư tại Đại học Đại học Cornell, cho biết. Sử dụng vi khuẩn có thể là giải pháp giúp khai thác tài nguyên hiệu quả, bền vững và thân thiện với môi trường hơn.
Thu Thảo (Theo Phys, Interesting Engineering)