Một trong những thách thức lớn khi sản xuất nhiên liệu sinh học từ thực vật là phân giải sinh khối cứng và phức tạp thành loạt thành phần đơn giản sử dụng được. Để giải quyết vấn đề này, Phó giáo sư Cai phát minh công nghệ tiền xử lý sinh khối mới mang tên Phân đoạn lignocellulose tăng cường đồng dung môi (CELF).

“CELF dùng tetrahydrofuran (THF) để bổ sung nước cũng như pha loãng axit lúc xử lý sinh khối. Nó cải thiện hiệu quả tổng thể cũng như làm tăng khả năng chiết xuất lignin. Điều tuyệt vời nhất là THF được tạo ra từ đường sinh khối”.

Lignin cùng cellulose, hemicellulose là 3 thành phần chính tạo nên thành tế bào thực vật. Chất này khiến thực vật chắc khỏe và chống chịu được vi sinh vật, tuy nhiên chúng lại rất khó phân giải thành thành phần sản xuất nhiên liệu.

Công nghệ cũ đốt lignin để bổ sung nhiệt cùng năng lượng cho cơ sở tinh chế - một cách làm tốn kém mà lại chẳng đem lại nhiều giá trị. Phó giáo sư Cai nhận ra xử lý lignin tốt hơn sẽ giúp quá trình sản xuất tiết kiệm và thân thiện với môi trường nhất có thể.

So sánh hai sinh khối phổ biến là thân cây ngô và gỗ dương cứng, nhóm của Phó giáo sư Cai xác định gỗ dương có mật độ carbon cùng hàm lượng lignin cao hơn thân cây ngô, phù hợp với CELF hơn, sản xuất được nhiều nhiên liệu sinh học lẫn phụ phẩm hơn.

CELF dùng gỗ dương tạo ra nhiên liệu hàng không bền vững ở mức giá hòa vốn 3,15 USD mỗi gallon (gần 4 lít), thấp hơn chi phí nhiên liệu trung bình ở Mỹ hiện tại là 5,96 USD. Công nghệ mới cũng giảm phát thải khí nhà kính lẫn tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch.

Ngoài xử lý lignin tốt hơn, CELF còn đem lại tiềm năng sản xuất hóa chất tái tạo phục vụ sản xuất nhựa sinh học hay chất tạo hương vị cho thực phẩm. Số hóa chất này hấp thụ một phần carbon trong sinh khối nhưng không thải ra khí quyển dưới dạng CO2.

Cẩm Bình