Nghiên cứu tổng hợp dầu mỏ nhân tạo pot

Nghiên cứu tổng hợp dầu mỏ nhân tạo
Một loạt những cuộc khủng hoảng năng lượng trong thời gian gần đây đã
khiến các nhà khoa học phải bắt tay vào nghiên cứu sản xuất dầu nhân tạo.
Rong tảo xanh Botryococcus braunii trong tương lai không xa có thể giúp
nhân loại thoát khỏi nguy cơ khủng hoảng năng lượng
Chẳng hạn như các chuyên gia hóa học từ Nhật và Nga bước đầu đã nghĩ ra
những thiết bị có thể tạo ra dầu từ cacbonat và nước. Còn các nhà khoa học
Mỹ lại tìm ra một loại rong tảo tạo ra hidrocacbon, cấy chúng lên men để tạo
thành dầu có nguồn gốc sinh học.
Về nguyên tắc, quá trình tạo dầu mỏ có thể diễn ra bằng hai phương pháp:
sinh học và vô cơ. Đối với phương pháp vô cơ, hiện vẫn chưa có nhiều
nghiên cứu theo xu hướng này, chủ yếu là do xuất phát từ đặc điểm phức tạp
và thiếu triển vọng. Trong tự nhiên ở phần lõi trái đất, cacbon tác động với
hydro sẽ tạo ra khí metan.
Chất khí này từ sâu dưới lòng đất theo các khe đất đá khác nhau sẽ trồi lên
phía bề mặt, trong quá trình di chuyển chịu nhiều phản ứng khác nhau sẽ
hình thành ra chất hidrocacbon nặng hơn (tức là dầu mỏ). Đó cũng chính là
cách dầu mỏ hình thành trong tự nhiên bằng phương pháp vô cơ. Các nhà địa
chất học khẳng định rằng, có nhiều trường hợp tại những mỏ dầu tưởng
chừng như đã cạn kiệt hoàn toàn, về sau dầu mỏ lại xuất hiện trở lại. Nhiều
khả năng đó chính là lượng dầu mới được bổ sung từ phần nhân trái đất.
Tại một số quốc gia, điển hình như tại Nhật và Nga, các nhà khoa học đã chế
tạo được một số thiết bị thử nghiệm có thể sản xuất dầu bằng phương pháp
vô cơ. Những loại máy này giúp tạo ra hidrocacbon từ cacbonat và nước
dưới tác động của sắt hóa trị hai. Trên thực tế, các nhà hóa học từ lâu đã biết
được rằng, nếu như trộn cacbonat canxi hay magiê với dung dịch muối sắt
và đun nóng dưới áp suất cao hoàn toàn có thể tạo ra hidrocacbon. Từ chất
này có thể dễ dàng điều chế thành dầu với các đặc tính cần thiết.
Tuy nhiên trên thực tế, mọi chuyện không hề đơn giản đến như vậy. Theo
tính toán của các nhà địa vật lý, dầu mỏ phục hồi bằng phương pháp vô cơ
trong tự nhiên với một tốc độ cực kỳ chậm, chưa kể những mỏ dầu có thể

phục hồi như vậy trong tự nhiên lại cũng không nhiều. Liên quan đến những
thiết bị nhân tạo như đã nói ở trên, để có thể sản xuất được một số lượng
“vàng đen” khiêm tốn, chúng lại ngốn mất một năng lượng khá lớn.
Đó là lý do khiến việc nghiên cứu chế tạo dầu nhân tạo bằng phương pháp
sinh học được đánh giá sẽ hiệu quả và có triển vọng hơn. Thực ra phần lớn
các mỏ dầu tự nhiên trên trái đất đều hình thành theo cách này. Quá trình
xuất hiện các mỏ dầu bằng phương pháp sinh học trong tự nhiên có thể mô
tả như sau: Vào thời xa xưa, khi khí hậu trên trái đất đều tương đối ấm áp
(khoảng thời kỳ Đại Cổ sinh hay Đại Trung sinh), trên các biển và đại dương
có một số lượng khổng lồ các loại phù sinh vật (hơn rất nhiều số lượng hiện
nay). Khi chết đi, những sinh vật này chìm xuống đáy tạo ra những lớp dày
nhiều mét các chất hữu cơ, đồng thời tốc độ tích tụ của những lớp này nhanh
hơn gấp nhiều lần thời gian các chất trên có thể kịp phân hủy. Kết quả là
những lớp lớn vật liệu hữu cơ này đã bị chôn sâu dưới các lớp trầm tích bằng
phiến thạch hay muối về sau này. Do chuyển động của các lớp vỏ trái đất,
lượng chất hữu cơ tích tụ trên bị hâm nóng ở nhiệt độ từ 500C trở lên trong
một thời gian dài để tạo thành “vàng đen” như chúng ta vẫn khai thác hiện
nay.
Mới đây, các nhà khoa học Mỹ đã xác định được những sinh vật tham gia
tích cực nhất vào quá trình hình thành nên dầu mỏ. Cụ thể một nhóm các nhà
nghiên cứu dưới sự lãnh đạo của Giáo sư Joe Chappel (Trường đại học
Tổng hợp Kentucky) đã phát hiện ra rằng, trong tất cả các mẫu dầu mỏ tự
nhiên trên hành tinh chúng ta đều có các đoạn gen của một loại rong tảo cực
nhỏ có tên khoa học là Botryococcus braunii. Số lượng các đoạn ADN của
loại sinh vật này chiếm vị trí áp đảo trong thành phần dầu mỏ, gấp hàng trăm
lần so với các “dấu vết” tương tự của các loại rong tảo và vi khuẩn khác.
Nhóm khoa học này còn xác định được, loại rong tảo trên bắt đầu tham gia
vào quá trình đặc biệt có ích đối với nhân loại này từ khoảng gần 500 triệu
năm trước (vào kỷ Cambri) và vẫn tiếp tục nhiệm vụ của mình cho đến tận
ngày nay.

Botryococcus braunii hiện được xếp vào nhóm rong tảo xanh
(Chlorococcales) và được bắt gặp trên tất cả các biển và đại dương. Chúng
thường tụ thành những tập đoàn lớn bao gồm hàng triệu các tế bào dạng tròn
cực nhỏ (đường kính chỉ vài chục micromet) có lớp vỏ bọc khá dày. Đặc
điểm thú vị nhất của loại rong tảo trên chính là nó có thể tổng hợp ra nhiều
loại hidrocacbon khác nhau gọi chung là “dầu tảo”, khi đun nóng với áp suất
cao sẽ trở thành hợp chất giống hệt như dầu mỏ tự nhiên.
Bằng cách này, theo khẳng định của các nhà khoa học Mỹ, nhân loại thay vì
phải bỏ ra nhiều khoản tiền lớn để thăm dò, khoan giếng dầu, chỉ cần nuôi
trồng loại rong tảo trên theo quy mô công nghiệp. Có một vấn đề phức tạp
nữa là rong tảo Botryococcus braunii sinh trưởng rất chậm, không đảm bảo
được lợi ích kinh tế để trở thành nguồn sản xuất dầu hữu cơ. Nhưng lối thoát
cũng được giới khoa học nhanh chóng lần ra – họ tìm ra những loại gen của
rong tảo trên có thể sản xuất được hidrocacbon. Qua đó có thể cấy những
gen trên lên các sinh vật sinh trưởng nhanh hơn nhiều, chẳng hạn như lên tế
bào các loại men. Chỉ qua vài bước thử nghiệm đầu tiên, người Mỹ đã có
được giống men đầu tiên có thể sản xuất ra dầu hữu cơ.
Như vậy, nếu con người có thể nuôi trồng thành công loại tảo sinh ra dầu,
hành tinh chúng ta sẽ không còn có nguy cơ phải đối đầu với khủng hoảng
năng lượng. Mỗi một quốc gia nhờ sự giúp đỡ của các loại men biến đổi gen
có thể sản xuất được bao nhiều dầu tùy ý muốn mà không cần phụ thuộc vào
nguồn cung cấp.