Phát triển thành công hợp chất hấp thụ CO2 nhanh hơn cây cối

Thực vật là một trong những yếu tố quan trọng giúp hạn chế tình trạng nóng lên của Trái Đất do khí CO₂ gây ra, tuy nhiên với tốc độ hấp thụ khá chậm nên các nhà khoa học đang phát triển một hợp chất có khả năng hấp thu nhanh hơn so với thực vật để nhanh chóng phục hồi khí hậu trở về trạng thái cũ.

Thực vật giúp hấp thụ khí CO₂, đó là điều chúng ta đều biết, thậm chí thực vật có thể hút khoảng 25% lượng khí thải CO₂ mà con người sản sinh ra để phục vụ cho quá trình quang hợp và sinh trưởng.Tuy nhiên vấn đề lớn nhất được chỉ ra đó là hiệu suất hấp thụ CO₂ và chuyển đổi thành năng lượng diễn ra khá chậm. Vậy có cách nào để đẩy nhanh quá trình này hay không?

Trăn trở về câu hỏi trên, một nhóm nghiên cứu tại Đức đã phát triển một hệ thống tổng hợp nhằm biến CO₂ trở thành các hợp chất hữu cơ, được gọi là carbon cố định, nhanh hơn đáng kể so với các phương pháp tự nhiên và đem lại hiệu quả năng lượng cao hơn.

Một nhóm nghiên cứu tại Đức đã phát triển một hệ thống tổng hợp nhằm biến CO₂ trở thành các hợp chất hữu cơ.

Theo ScienceAlert, khi thực vật hấp thụ carbon và bắt đầu chu trình Calvin – giai đoạn thứ hai của quá trình quang hợp, một loại enzym có tên là RuBissCo giúp xúc tác các phản ứng biến carbon trở thành đường glucose nuôi dưỡng cây sinh trưởng.

Nhưng hạn chế của quá trình này là tốc độ chuyển đổi diễn ra quá chậm. Theo trưởng nhóm nghiên cứu Tobias Erb đến từ Viện nghiên cứu vinh sinh vật trên cạn Max Planck cho biết, phản ứng xúc tác của RuBisCO diễn ra khá chậm, nhưng RuBisCO lại gần như nắm giữ "mấu chốt" của toàn bộ quy trình. Đó là chưa kể, RuBisCO còn gây ra tình trạng chậm hấp thụ carbon do phối trộn chung CO₂ lẫn O₂.

Để kiểm chứng khả năng tạo nên một hệ thống nhân tạo có thể thúc đẩy quá trình quang hợp và hấp thụ carbon, nhóm nghiên cứu của Erb đã tìm và lọc ra khoảng 40.000 loại enzym đã được biết đến trong tự nhiên. Một số loại enzym được tìm thấy trong cơ thể con người và vi khuẩn đường ruột, một số khác đến từ thực vật, vi khuẩn sống trong các đại dương và bề mặt thực vật.

Phản ứng xúc tác của RuBisCO diễn ra khá chậm, nhưng RuBisCO lại gần như nắm giữ "mấu chốt" của toàn bộ quy trình.

Sau khi tổng hợp thành công, các nhà khoa học đã tìm ra được khoảng 17 loại enzym khác nhau thuộc 9 loài sinh vật và cơ thể sống khác nhau. Nhóm tiếp tục điều chế chúng thành một hệ thống 11 bước mới có thể tái tạo chu trình Calvin với hiệu quả cao hơn rất nhiều.

Những enzym này thuộc về một nhóm có tên ECRs. Đây là nhóm enzym có khả năng thúc đẩy quá trình hấp thụ CO₂ nhanh hơn gấp 20% so với hầu hết các enzym tương tự có trong tự nhiên. Erb ước tính nằng, ECRs có thể thúc đẩy chu trình hấp thụ carbon nhanh gấp 2-3 lần so với thực vật. Nhưng Erb cũng thừa nhận, đây chỉ là những suy đoán và chỉ có thể kiểm chứng qua nhiều nghiên cứu trong thời gian tới.

Nhóm enzym ECRs có khả năng thúc đẩy quá trình hấp thụ CO₂ nhanh hơn gấp 20% so với hầu hết các enzym tương tự có trong tự nhiên.

Tuy nhiên nếu các nhà khoa học có thể tìm ra cách kết hợp chu kỳ carbon tổng hợp cố định này vào trong thực vật hoặc một số loài sinh vật có khả năng hấp thụ CO₂, thì đây có thể là một bước tiến lớn trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu và ấm lên toàn cầu của nhân loại.