1 Bản tin tháng 06-2007 TRUNG TÂM THÔNG TIN KHOA H ỌC VÀ CÔNG NGHỆ SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM Liên hệ : Phòng Đảm Bảo Thông Tin 79 Trương Định, Quận 1, TP.HCM ĐT: 8243826 – 8297040 (202-203-216) - Fax: 8291957 Website: www.cesti.gov.vn - Email: dbtt@cesti.gov.vn 34 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 1 ¾ Bào chế vắc-xin ngừa dịch tả từ… gạo! ¾ Bước tiến mới của Biểu sinh học (Epigenetics). ¾ Thiết bị mới phát hiện nhanh cúm gia cầm. ¾ Triển vọng của liệu pháp hạt nano. ¾ Nhiên liệu sinh học mới: propan. ¾ Nhiên liệu sinh học mới thay thế cho dầu mỏ. ¾ Phương pháp hoàn chỉnh biến nhiệt thành điện. ¾ Một phương pháp mới và sạch để chế tạo hydro. ¾ Dùng vi khuẩn để xử lý nhựa xốp phế thải. ¾ Bếp lò đa năng cho các nước nghèo. THÔNG TIN THÀNH TỰU ¾ SÁNG CHẾ NƯỚC NGOÀI ĐƯỢC CẤP BẰNG ĐỘC QUYỀN TẠI VIỆT NAM Hợp chất axit (1-alpha, 3-alpha, 5- alpha)(3-aminometyl- bixyclo[3.2.0]hept-3-yl)-axetic và sử dụng hợp chất này để sản xuất thuốc. Cấu trúc đầu nối của cuộn dây stato chống rung và bền nhiệt. ¾ Phương pháp và thiết bị xử lý chất thải. ¾ Cụm khe giãn nỡ tự giữ chặt dùng cho thiết bị khí hóa. ¾ Thẻ xổ số tiếp thị và phương pháp tiếp thị trực tuyến sử dụng thẻ này. ¾ Dụng cụ phun mù chứa khí dung không chứa khí đẩy và phương pháp tạo ra khí dung này. ¾ Kết cấu đỡ trục khuỷu. ¾ Cơ cấu dẫn dòng nước cho thiết bị tạo viên. ¾ Phương pháp mạ kim loại bằng cách điện phân trực tiếp bề mặt nền không dẫn điện. ¾ Phương tiện giao thông và bình chứa nhiên liệu của nó ¾ . Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 2 BÀO CHẾ VẮC-XIN NGỪA DỊCH TẢ TỪ… GẠO! Các nhà khoa học Nhật Bản vừa điều chế thành công một loại vắc-xin ngừa dịch tả từ gạo. Vắc-xin này đã được thử nghiệm thành công trên chuột và được đánh giá là có nhiều ưu điểm hơn so với các loại vắc-xin ngừa dịch tả hiện nay. Không cần tiêm, dễ bảo quản, chi phí thấp Nhóm nghiên cứu đã tạo ra vắc- xin này bằng cách đưa cấu trúc siêu phân tử có chứa độc tố B của vi khuẩn gây bệnh dịch tả, Vibrio Cholerae, vào trong cây lúa Kitaake đã được biến đổi gien. Độc tố này là một loại protein được dùng để kích thích phản ứng miễn dịch. Theo nhóm nghiên cứu, mỗi hạt gạo được tạo ra theo phương pháp này có chứa khoảng 30 microgram cấu trúc siêu phân tử nói trên. Sau đó, loại gạo này được cho chuột ăn dưới dạng “vắc-xin” dạng bột. Kết quả cho thấy vắc-xin này có đặc điểm là không bị phân giải bởi dịch tiêu hóa ở dạ dày, nên nó sẽ được chuyển đến ruột – nơi nó thực hiện nhiệm vụ quan trọng là tạo ra những phản ứng miễn dịch cần thiết để chống lại vi khuẩn tả. Cụ thể là vắc-xin này có khả năng giúp chuột tạo ra phản ứng miễn dịch “2 tầng”: vừa kích thích sự kháng cự thông thường của cơ thể, vừa tạo ra những kháng thể ở niêm mạc mũi, miệng và ống tiết niệu để trung hòa các độc tố của vi khuẩn. Theo nhóm nghiên cứu, do được bào chế dưới dạng viên nang để uống, loại vắc xin này có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại vắc-xin dùng để tiêm. Tiến sĩ Hiroshi Kiyono, giáo sư vi trùng học và miễn dịch học của trường Đại học Tokyo, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết: “Trước hết, vắc-xin này không cần trữ lạnh như các loại vắc-xin dùng để tiêm, mà có thể bảo quản ở nhiệt độ thường trong vài năm; thứ hai, nó có chi phí sản xuất thấp hơn; và thứ ba, nó tiện dụng và an toàn hơn vì không cần đến kim tiêm”. Theo ông Kiyono, chi phí trữ lạnh vắc-xin thường rất cao, gây khó khăn về tài chính cho những nước và khu vực nghèo trên thế giới, nhất là những nơi cần có nhiều vắc-xin để chủng ngừa cho dân chúng. Do đó, vắc-xin mới này sẽ giúp cho việc điều trị thử nghiệm không chỉ rẻ hơn mà còn dễ dàng hơn ở những điểm “nóng” về dịch tả trên thế giới, như châu Phi, Mỹ La tinh, Nga và nhiều nơi khác ở châu Á. Hàng năm, có khoảng 200.000 ca dịch tả được ghi nhận ở những khu vực này. Là một bệnh phát sinh từ sự nhiễm trùng ruột cấp tính do vi khuẩn Vibrio Cholerae gây ra, bệnh dịch tả có thời gian ủ bệnh từ dưới 1 ngày đến 5 ngày. Bệnh nhân bị ói mửa và tiêu chảy toàn nước; nếu không được điều trị kịp thời, cơ thể bệnh nhân sẽ bị mất nước nghiêm trọng, có thể dẫn đến tử vong nhanh chóng. “Công nghệ hấp dẫn đối với các nước đang phát triển” Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO), ở các nước phát triển, bệnh THÔNG TIN THÀNH TỰU Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 3 dịch tả khó phát sinh do các nước này có những hệ thống xử lý nước và nước thải hiện đại; nhưng ở những nước đang phát triển và những nước nghèo, nguồn nước dễ bị nhiễm khuẩn nên dịch tả vẫn đang là căn bệnh rất nguy hiểm. Theo WHO, “khi bệnh dịch tả bùng phát trong một cộng đồng thiếu sự chuẩn bị để đối phó, thì tỉ lệ tử vong có thể lên đến 50% – thường là do thiếu phương tiện điều trị hoặc do điều trị quá trễ”. Trưởng nhóm nghiên cứu, tiến sĩ Tomonori Nochi, thuộc Viện Y học của trường Đại học Tokyo, phát biểu: “Vắc- xin được sản xuất từ gạo sẽ là một loại vắc-xin rất hữu hiệu để chống bệnh truyền nhiễm. Do có giá thành thấp và tiện dụng, vắc-xin này rất có lợi đối với các nước đang phát triển – nơi mà nhu cầu về vắc-xin ngừa dịch tả thường ở mức cao nhất”. Ông Christoph Tang, giáo sư bệnh truyền nhiễm của Đại học Hoàng gia (Anh), cũng cho rằng vắc-xin loại này là “một công nghệ chi phí thấp rất hấp dẫn đối với các nước đang phát triển”. Với thử nghiệm thành công trên chuột, các nhà khoa học hy vọng vắc- xin này cũng sẽ có công hiệu tương đương hoặc tốt hơn trong việc ngăn ngừa bệnh dịch tả ở người. Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang chuẩn bị thử nghiệm vắc-xin này trên động vật linh trưởng, trước khi có thể thử nghiệm lâm sàng trên con người trong tương lai. Nghiên cứu này vừa được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (Mỹ). ************** BƯỚC TIẾN MỚI CỦA BIỂU SINH HỌC (EPIGENETICS) 5 năm vừa qua, các nhà nghiên cứu đã phát triển những dụng cụ thực tiễn đầu tiên để nhận dạng các tương tác biểu sinh và nhà hóa sinh người Đức, Alex Olek, là một trong những người đi tiên phong. Năm 1998, Olek đã thành lập Công ty Epigenomics ở Berlin để tạo ra một dụng cụ thử nghiệm nhanh và nhạy đối với hiện tượng methyl hóa gen - một biến tính ADN thường có liên quan đến ung thư. Các dụng cụ thử nghiệm tiếp tới của công ty sẽ không chỉ xác định xem bệnh nhân có bị mắc bệnh ung thư hay không, mà một số trường hợp còn cho biết mức độ trầm trọng và khả năng phản ứng với một phương pháp điều trị cụ thể. Stephan Beek, một nhà nghiên cứu người Anh và là người đi tiên phong trong lĩnh vực biểu sinh học nhận định: "Olek đã mở ra một phương pháp hoàn toàn mới để thực hiện công tác chẩn đoán". Hiện tượng methyl hóa bổ sung thêm 4 nguyên tử vào cytosine - một trong 4 "chữ cái" của ADN, hay nucleotit. Cơ thể thường sử dụng methyl hóa để làm cho gen hoạt động hoặc ngừng hoạt động: những nguyên tử bổ sung sẽ phong tỏa những protein sao chép gen. Nhưng khi có điều gì đó trục trặc thì methyl hóa có thể phát sinh do vô hiệu hóa gen mà thông thường giữ cho sự tăng trưởng tế bào được kiểm soát. Việc khử bỏ hiện tượng methyl hóa tự nhiên cũng có thể làm cho tế bào bị ung thư, do kích hoạt gen mà thường ở trạng thái "ngắt mạch" ở một mô đặc biệt. Vấn đề đặt ra là rất khó nhận biết được các gen bị methyl hóa ở trạng thái tự nhiên. Nhưng Olek cho biết công ty của ông đã phát triển được Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 4 phương pháp để có thể phát hiện được một lượng rất nhỏ, chỉ khoảng 3 picogram ADN bị methyl hóa, nhờ vậy sẽ chỉ ra được 3 tế bào ung thư trong mẫu mô. Để chế tạo một dụng cụ để xét nghiệm thực tiễn đối với một bệnh ung thư cho trước, Epigenomics phải tiến hành so sánh vài nghìn gen ung thư với các gen khỏe mạnh những thay đổi trong methyl hóa của một hoặc vài gen liên quan với căn bệnh. Cuối cùng, việc thử nghiệm chỉ định vị vào kiểm tra trạng thái methyl hóa của các gen liên quan. Các nhà nghiên cứu còn tiến xa hơn nữa thông qua phương pháp "khảo cổ học" biểu sinh: Bằng cách kiểm tra ADN ở các mô từ các cuộc thử nghiệm lâm sàng trong quá khứ, họ có thể nhận dạng các tín hiệu biểu sinh ở các bệnh nhân mà đã có phản ứng tốt nhất hoặc kém nhất đối với một phương pháp điều trị đã cho. Philip Avner, một nhà biểu sinh học tiên phong ở Viện Pasteur, Paris, nhận định rằng dụng cụ thử nghiệm của Epigenomics là một công cụ đắc lực để chẩn đoán chính xác và hiểu được các bệnh ung thư ở giai đoạn đầu. Ông nói: "nếu ta không thể ngăn ngừa được ung thư, thì ít ra ta cũng có thể điều trị nó tốt hơn". Epigenomics hy vọng sẽ đưa được sản phẩm đầu tiên ra thị trường vào năm 2008 - một dụng cụ để tầm soát bệnh ung thư ruột. Dụng cụ này có khả năng phát hiện khối u nhiều hơn gấp vài lần so với các dụng cụ hiện có. Nhờ độ nhạy cao, nó có thể phát hiện những lượng rất nhỏ các ADN bị methyl hóa mà các khối u đưa vào máu. Công ty đang nghiên cứu để chẩn đoán 3 loại ung thư khác, bao gồm ung thư máu, ung thư vú và ung thư tuyến tiền liệt. Olek hy vọng rằng công ty của ông cũng có những ứng dụng để giải thích nguyên nhân lối sống ảnh hưởng tới quá trình lão hóa. Ví dụ, có thể giải thích vì sao một số người lại có xu hướng dễ mắc bệnh đái tháo đường hoặc tim mạch. Mục tiêu Olek đặt ra là lập bản đồ biểu sinh của người, nhờ đó giúp nhận dạng được toàn bộ phạm vi các biến thể biểu sinh khả dĩ trong hệ gen. Ông tin rằng với bản đồ như vậy, ta có thể thấy được các mối liên kết còn thiếu giữa gen học, bệnh tật và môi trường. *************** THIẾT BỊ MỚI PHÁT HIỆN NHANH CÚM GIA CẦM Các nhà khoa học Mỹ ngày 29-5 thông báo họ vừa chế tạo thành công thiết bị mới có thể phát hiện nhanh 92 virus khác nhau, trong đó có virus cúm gia cầm H5N1 và các loại vius mới đang xuất hiện. Theo các nhà nghiên cứu, các bệnh viện lớn cũng có thể trang bị thiết bị này - có tên gọi T5000, do công ty dược Isis và các nhà nghiên cứu quân sự Mỹ chế tạo . Theo Isis, T5000 chỉ mất 4 giờ để nhận dạng chính xác các chủng virus. Thiết bị đã được các nhà khoa học Trung tâm nghiên cứu y khoa thủy quân ở Cairo (Ai Cập), Trung tâm nghiên cứu bệnh nhiễm trùng của quân đội Mỹ ở Ft. Detrick (Maryland) và các nhà khoa học Đại học Johns Hopkins ở Baltimore cùng nhiều nhóm khác thử nghiệm và khẳng định hiệu quả của nó: nó nhận dạng chính xác 97% các chủng virus ở 656 người nhiễm cúm đã cung cấp mẫu bệnh phẩm trong giai đoạn từ năm 1999 đến 2006. Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 5 T5000 có giá khoảng 400.000- 500.000 USD, do đó chỉ những bệnh viện lớn hoặc chính phủ mới có thể đầu tư mua máy. Tuy nhiên các bệnh viện lớn có thể tiết kiệm được nhiều chi phí nếu trang bị T5000 để giám sát bệnh nhiễm trùng kháng thuốc, do các bệnh nhiễm trùng khó kiểm soát và chi phí điều trị rất đắt. *************** TRIỂN VỌNG CỦA LIỆU PHÁP HẠT NANO James Baker đã thiết kế được các hạt nano, để đưa thuốc vào đúng các tế bào ung thư, giúp cho việc điều trị ung thư có được mức độ an toàn cao hơn nhiều. Theo phương pháp này, việc điều trị được bắt đầu bằng cách tiêm vào cơ thể một dung dịch, tuy nhìn bên ngoài thì thấy nó trong suốt, nhưng bên trong chứa những hạt siêu nhỏ, chỉ có kích thước nano. Những hạt này được chế tạo một cách đặc biệt để chúng có khả năng đi lọt qua những rào cản của các tế bào ung thư và làm cho các tế bào tiếp nhận chúng như những thức ăn. Những hạt này dùng chất huỳnh quang để đánh dấu các tế bào và đồng thời dùng thuốc để tiêu diệt chúng. Những hạt nano được thiết kế theo phương pháp này có tiềm năng đưa lại các phương tiện chẩn đoán và điều trị không chỉ đối với bệnh ung thư, mà hầu như đối với mọi bệnh tật. Hiện tại, các nhà nghiên cứu đang phát triển các thiết bị xét nghiệm giá rẻ để có thể phân biệt được trường hợp sổ mũi thông thường với triệu chứng ban đầu khi bị tấn công bằng vũ khí khủng bố sinh học, cũng như để chữa trị các căn bệnh, từ thấp khớp tới u xơ. James Baker cho biết: "Với mức độ tinh vi đến cấp phân tử, công nghệ nano tạo khả năng phát hiện được những phần tử vô cùng nhỏ như các tế bào khối u hoặc các tế bào viêm nhiễm, thâm nhập vào chúng và trực tiếp làm thay đổi chúng" - Baker nói. Chữa trị ung thư có thể là bước đầu tiên để liệu pháp này cất cánh. Hiện đã có các kỹ thuật điều trị, trong đó thuốc chứa trong các viên nang có kích thước được đưa đến lân cận các tế bào ung thư, dùng để chữa các bệnh ung thư vú, ung thư buồng trứng và bệnh nhân Saccôm. Kỹ thuật điều trị sắp tới là tăng cường thuốc bằng cách đưa thuốc vào bên trong từng tế bào ung thư. Kỹ thuật này sẽ sử dụng các hạt đa chức năng giống như của Baker để làm chậm, thậm chí tiêu diệt các khối u hiệu quả hơn nhiều so với hóa trị liệu. Lĩnh vực này đang phát triển hết sức nhanh", - Piotr Grodzinski, Giám đốc chương trình của Liên minh ứng dụng hạt nano trong điều trị ung thư tại Viện Ung thư Quốc gia Mỹ, nói: "Đây không phải là một công nghệ mang tính tiến hóa, mà là một mũi đột phá, có khả năng giải quyết được các vấn đề trước đây không thể làm được". Mấu chốt của của cách tiếp cận của Baker là một phân tử có rất nhiều "móc câu" được gọi là dendrimer. Mỗi dendrimer có ở bề mặt hàng trăm móc câu Baker đã cài các phân tử axit folic vào 5-6 móc. Vì axit folic là vitamin nên phần lớn các tế bào cơ thể mà có protein ở trên các bề mặt thì đều gắn vào đó. Nhưng nhiều tế bào ung thư có số lượng các phân tử tiếp nhận này cao hơn nhiều so với các tế bào bình thường. Baker đã gắn thuốc chống ung thư vào các móc khác của dendrimer, khi tế bào ung thư tiêu hóa axit folic thì cũng tiêu thụ luôn cả thuốc hủy diệt chúng. Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 6 Cách tiếp cận của Baker rất linh hoạt. Ông đã gắn vào dendrimer những phân tử phát sáng khi được quét bằng máy chụp ảnh cộng hưởng từ, giúp phát hiện và định vị ung thư. Ông cũng có thể cài các phân tử và các loại thuốc khác nhau vào đó để điều trị nhiều loại khối u. Ông dự định sẽ tiến hành thử nghiệm ở cơ thể người vào cuối năm 2006 để chữa các bệnh ung thư buồng trứng, vòm họng. Hiện Baker đang tiến hành phát triển các hệ thống theo kiểu môđun, trong đó các dendrimer được trang bị các loại thuốc, các thiết bị chụp ảnh, các phân tử nhằm vào ung thư, có khả năng ghép nối với nhau. Kết cục, các bác sĩ có thể sử dụng các hệ thống đó theo những tổ hợp khác nhau, phù hợp với từng bệnh nhân. ************** NHIÊN LIỆU SINH HỌC MỚI: PROPAN Các nhà nghiên cứu ở Mỹ cho biết họ đã phát triển được một quá trình hoá học hiệu quả để sản xuất propan từ ngô và mía. Họ đã thành lập một công ty có tên là C3 Bio energy để thương mại hoá quy trình sản xuất propan sinh học nói trên, với hy vọng sẽ dành được thị phần trong thị trường nhiên liệu trị giá 21 tỷ USD hiện nay ở Mỹ. Mặc dù phần lớn mối quan tâm đến nhiên liệu sinh học hiện nay đều chú trọng đến ethanol, nhưng quy trình do các nhà nghiên cứu ở MIT phát triển lại nhằm sản xuất propan, Andrew Peterson, thành viên của nhóm nghiên cứu, cho biết. ở Mỹ, propan được dùng ở các thiết bị cấp nhiệt cho nhà ở và một số quy trình công nghiệp, và ở mức độ hạn chế được dùng là nhiên liệu lỏng cho vận tải. Hiện tại, propan được sản xuất từ dầu mỏ; nó có mật độ năng lượng cao hơn so với ethanol và mặc dù nó thường được dùng ở dạng khí, nhưng nó là nhiên liệu cháy sạch nhất. Quy trình của nhóm nghiên cứu MIT phụ thuộc vào nước ở trạng thái siêu tới hạn, tức là có nhiệt độ và áp suất cực cao, để tạo ra phản ứng biến hợp chất sinh học thành propan. Peterson không tiết lộ hợp chất khởi đầu, nhưng ông cho biết đó là sản phẩm lên men của đường có trong ngô và mía. Phản ứng này được khởi động bởi nhiệt và không cần xúc tác. Peterson cho biết, ở trạng thái siêu tới hạn, nước có hành vi rất kỳ lạ. Nó trở thành một chất giống như một dung dịch không phân cực trộn với các hợp chất hữu cơ. Sau khi phản ứng diễn ra, dung dịch được giữ ở áp suất cao và được làm nguội tới nhiệt độ phòng để propan thoát ra và nổi lên trên bề mặt. Peterson cho biết họ đã hoàn thành khâu trình diễn để chứng minh khả năng sản xuất ra propan. Khâu sắp tới họ sẽ bắt tay vào là tối ưu hoá tốc độ phản ứng và mở rộng thành quy mô sản xuất công nghiệp. Peterson cho biết quá trình chuyển hoá propan sinh học có độ cân bằng năng lượng cao; nó không cần nhiều nhiên liệu hoá thạch để đốt cháy trong quá trình phản ứng. Phản ứng này không cần nhiều năng lượng đưa vào, vì có thể thu hồi nhiệt bằng thiết bị trao đổi nhiệt. George Huber, Phó Giáo sư ở trường Đại học Massachusetts nhận định: “Mọi phản ứng tạo ra nhiên liệu sinh học đều bao hàm việc khử oxy ra khỏi hợp chất ban đầu. Có một số phương pháp để thực hiện điều đó, bao gồm các phản ứng dựa vào xúc tác sinh học. Nhưng các chất lỏng siêu tới hạn là một phương pháp rất hứa hẹn để sản xuất nhiên liệu sinh học. Ta có thực Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 7 hiện nó trong một lò phản ứng rất nhỏ trong khoảng thời gian rất ngắn, bởi thế có thể đạt được hiệu quả kinh tế cao”. Các phòng thí nghiệm khác cũng đang phát triển những quy trình sử dụng chất lỏng nhiệt độ cao, áp suất cao để sản xuất nhiên liệu sinh học. Ví dụ, Phòng thí nghiệm quốc gia Pacific Northwest đang ứng dụng các điều kiện cận siêu tới hạn kết hợp với xúc tác để xử lý nước thải và sinh khối. Ở những điều kiện này, các hợp chất hữu cơ được biến thành hỗn hợp khí methane và CO2. *************** NHIÊN LIỆU SINH HỌC MỚI THAY THẾ CHO DẦU MỎ Các nhà khoa học tại Mỹ cho biết, họ đã khám phá được một cơ sở mới cho nhiên liệu sinh học, chuyển hóa đường từ cây trồng thành một loại nhiên liệu lỏng có chứa nhiều năng lượng hơn 40% so với ethanol và ít bị thất thoát hơn trong quá trình bảo quản. Ethanol (ethyl alcohol) hiện đang là loại nhiên liệu dùng cho xe hơi duy nhất được sản xuất với khối lượng lớn từ sinh khối, tuân theo các xúc tiến phát triển nhanh nhằm giúp các nền kinh tế công nghiệp hóa từ bỏ tiêu thụ dầu mỏ bị coi là ô nhiễm và tốn kém. Các nguồn sinh khối như ngô, mía và các loại cây trồng khác rất giàu về tiềm năng năng lượng dưới dạng các chuỗi hydrat cacbon lớn. Trong cây trồng, các phân tử đường mạch dài này bao gồm sáu nguyên tử cacbon và sáu nguyên tử oxy. Nhưng các động cơ xe hơi lại chuộng dạng phân tử hydrat cacbon có từ 5 đến 15 nguyên tử cacbon và với rất ít nguyên tử oxy. Hầu hết các quy trình sản xuất ethanol bằng công nghệ sinh học sử dụng các enzym để phá vỡ tinh bột và xenluloza thành đường glucoza, đường này sau đó được làm cho lên men bằng một loại men phổ biến mang tên Saccharomyces cerevisiae để tạo thành ethanol và dioxide cacbon. Quá trình này mất vài ngày và nhiên liệu vẫn còn chứa hàm lượng oxy cao, điều này làm giảm mật độ năng lượng của nó, làm cho nó dễ bay hơi và dễ có khả năng bị nhiễm nước do hấp thụ độ ẩm trong không khí. Các nhà kỹ sư nhiên liệu sinh học thuộc trường Đại học Wisconsin tin rằng họ đã tìm ra câu trả lời trong một quy trình chế tạo 2,5-demethylfuran, hay DMF có thể tích cấp năng lượng nhiều hơn 40% so với ethanol. Ngoài ra loại nhiên liệu này không tan trong nước và ổn định khi được bảo quản. Tuân theo quy trình đã được công bố trên Tạp chí Nature, các enzym có tác dụng bố trí lại các hydrat cacbon trong cây trồng thành một loại đường có độ bão hòa oxy cao, hay còn gọi là fructoza. Bước tiếp theo sẽ là biến fructoza thành một hóa chất trung gian, hydroxymethylfurfural hay HMF, bằng cách sử dụng một xúc tác axit và một dung môi có điểm sôi thấp. Bước này làm giảm ba nguyên tử oxy. Trong giai đoạn cuối của quy trình, HMF được chuyển hóa thành DMF bằng cách cho nó tiếp xúc với chất xúc tác ruteni-đồng để loại thêm hai nguyên tử oxy nữa và chuyển hóa khí thành chất lỏng ở một nhiệt độ thấp hơn, qua đó tạo điều kiện dễ dàng hơn để sử dụng như một loại nhiên liệu phổ biến cho các phương tiện giao thông. Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 8 Theo nhà nghiên cứu hàng đầu về nhiên liệu sinh học, Giáo sư hóa học và công nghệ sinh học James Dumesic, công nghệ này cần được nghiên cứu sâu hơn trước khi nó có thể được thương mại hóa. Cả hai loại nhiên liệu hóa thạch và sinh học đều phát thải khí dioxide cacbon (CO 2 ), một loại khí nhà kính gây ra thay đổi khí hậu. Cacbon thải ra do nhiên liệu hóa thạch được bơm vào trong không khí, ở đây nó được lưu giữ trong hàng triệu năm và như vậy nó làm tăng thêm ô nhiễm khí quyển. Nhưng trong nhiên liệu sinh khối, các cây trồng hút khí CO 2 từ không khí để tăng trưởng và cacbon này lại được trả về khi nhiên liệu bị đốt. Vì vậy quy trình này mang tính tái tạo và thân thiện môi trường hơn so với nhiên liệu hóa thạch, tuy không hoàn toàn sạch. ************** PHƯƠNG PHÁP HOÀN CHỈNH BIẾN NHIỆT THÀNH ĐIỆN Các nhà vật lý thuộc trường Đại học Utah đã triển khai các thiết bị nhỏ có thể biến nhiệt thành âm thanh và sau đó thành điện năng. Công nghệ này mang nhiều hứa hẹn trong việc biến đổi nhiệt thải thành điện, khai thác năng lượng mặt trời, làm mát các máy tính và rada. “Chúng tôi tiến hành chuyển hóa nhiệt thải thành điện theo một phương pháp hiệu quả và đơn giản bằng cách sử dụng âm thanh”, Orest Symko, một giáo sư vật lý, Người lãnh đạo Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Utah phát biểu. “Đây là một nguồn năng lượng tái tạo mới lấy từ nhiệt thải”. 5 nghiên cứu sinh cấp Tiến sĩ của Symko gần đây đã thiết kế ra các phương pháp nâng cao hiệu suất của các thiết bị động cơ nhiệt âm thanh để biến nhiệt thành điện. Và Symko có kế hoạch thử nghiệm các thiết bị này trong vòng một năm để sản xuất ra điện từ nhiệt thải tại một căn cứ rada của quân đội và tại cơ sở sản xuất nước nóng của trường. Symko đã tiến hành nghiên cứu về chuyển hóa nhiệt thành điện nhờ vào những chiếc cần âm thanh trong công trình nghiên cứu đang được tiến hành của ông để triển khai những bộ phận làm lạnh nhiệt âm thanh (Thermoacoustic) nhỏ xíu dùng để làm mát các thiết bị điện tử. Năm 2005, ông bắt đầu một dự án nghiên cứu chuyển hóa nhiệt-âm thanh-điện kéo dài trong 5 năm mang tên TAPEC (Thermal Acoustic Piezo Energy Conversion - Chuyển hóa Năng lượng Nhiệt Âm áp điện). Dự án đã nhận được 2 triệu USD tài trợ trong vòng hai năm qua và Symko hy vọng họ sẽ làm giảm được kích thước của các thiết bị chuyển hóa nhiệt-âm thanh- điện nhỏ hơn nữa để có thể lắp đặt vào trong các máy tế vi (hay còn gọi là các hệ thống vi cơ-điện tử - MEMS) dùng để làm lạnh các máy tính và các thiết bị điện tử khác như máy khuếch đại. Dùng âm thanh để chuyển hóa nhiệt thành điện có hai bước quan trọng. Symko và các đồng nghiệp đã triển khai các loại động cơ nhiệt mới mang tên “động cơ nhiệt âm chính” (Thermoacoustic Prime Mover) để hoàn thành bước đầu tiên: chuyển hóa nhiệt thành âm thanh. Sau đó họ tiến hành chuyển hóa âm thanh thành điện sử dụng một công nghệ đang tồn tại, đó là các thiết bị “áp điện” (Piezoelectric) có khả năng nén ép dưới áp suất, bao gồm cả sóng âm Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 9 thanh và biến áp suất đó thành dòng điện. Công trình nghiên cứu được quân đội Mỹ tài trợ và điều đáng chú ý nó tận dụng được lượng nhiệt thải từ rada và tạo ra một thiết bị cung cấp năng lượng điện có thể xách tay được, “bạn có thể sử dụng trên chiến trường để vận hành các thiết bị điện tử”, Symko nói. Ông hy vọng các thiết bị này trong vòng hai năm nữa sẽ được sử dụng thay thế cho các tế bào quang điện để chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng. Các động cơ nhiệt cũng có thể sử dụng để làm lạnh máy tính xách tay cũng như các thiết bị điện tử khác thải ra nhiều nhiệt hơn khi chúng trở nên phức tạp hơn. Symko còn hy vọng có thể sử dụng các thiết bị này để tạo ra điện từ lượng nhiệt giải phóng ra từ các tháp làm lạnh của các nhà máy điện hạt nhân. ************** MỘT PHƯƠNG PHÁP MỚI VÀ SẠCH ĐỂ CHẾ TẠO HYDRO Một công trình nghiên cứu mới trong lĩnh vực sinh học tổng hợp đã tiến hành tập hợp các enzim từ các loại sinh vật theo những cách thức sinh hóa mới lạ để biến chúng thành các vi khuẩn thuần chủng. Điều này cho phép các nhà sinh học tổng hợp có thể tạo ra những sản phẩm như thuốc và các tiền phân tử của chất dẻo theo cách có hiệu quả hơn cách mà các nhà hóa học truyền thống có thể làm. Quá trình này thậm chí còn có hiệu quả hơn nữa nếu tiến hành riêng biệt con đường tổng hợp này từ các vi sinh vật. Và đó là điều mà Percival Zhang, thuộc Virginia Tech đã làm được. Ông cùng với các đồng nghiệp đã dùng 13 enzim, thu được từ năm chủng sinh vật khác nhau, thông qua men và vi khuẩn, sau đó lắp ráp chúng thành một dây chuyền chuyển hóa tinh bột thành hydro. Không có một sinh vật sống nào có thể thực hiện được kỳ công này, nhưng đó là một bí quyết mà nếu được thương mại hóa, nó có thể cung cấp hydro cho những tế bào nhiên liệu một cách rẻ tiền và dễ dàng. Để làm được điều đó, bạn phải thực sự biết rõ về các enzym. Hầu hết các enzym chỉ có thể thực hiện được một sự biến đổi hóa học. Nghệ thuật ở đây là việc tạo nên một dây chuyền, trong đó đầu ra của một biến đổi tạo nên đầu vào cho biến đổi tiếp theo. Nó giống như trò chơi đố chữ, trong đó một từ được chuyển đổi thành từ khác bằng cách thay đổi một chữ cái riêng biệt nào đó. Một điều loại trừ trong trò chơi này, đó là độ dài của từ cũng có thể thay đổi. Để biến tinh bột (một loại polyme bao gồm các phân tử glucoza) thành hydro (một loại khí cơ bản bao gồm hai nguyên tử hydro) theo phương pháp này không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Điều còn phức tạp hơn, đó là các enzym được đề cập đến trong nghiên cứu này tất cả phải có cùng một điều kiện về nhiệt độ và độ axit, nếu không chúng sẽ không thể hoạt động một cách đồng thời. Bằng cách tìm kiếm trong các cơ sở dữ liệu, và đưa vào một thành phần thứ 14 mang tên coenzym, điều này giúp cho một enzym có thể hoạt động theo chức năng phù hợp, Tiến sĩ Zhang cho biết. Như đã được công bố trên Tạp chí Public Library of Science, họ đã tạo ra một lò phản ứng để trộn hỗn hợp enzym với tinh bột và hydro đã sủi tăm lên từ hỗn hợp đó. Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 10 Hiện nay, phương pháp rẻ nhất để tạo ra hydro là bằng phản ứng giữa methane với hơi nước. Methane được nói đến ở đây lấy từ khí đốt tự nhiên và đó lại là vấn đề nếu như động cơ thúc đẩy để sử dụng hydro trước hết là để tránh dựa vào nhiên liệu hóa thạch. Đó cũng là mục tiêu của những người ủng hộ một “nền kinh tế hydro”, trong đó loại khí này trở thành nhiên liệu được lựa chọn. Do những lo sợ về cả hai khả năng, nhiên liệu hóa thạch là nguồn tài nguyên có hạn và việc đốt chúng sẽ làm tăng sự nóng lên toàn cầu. Vì vậy mục tiêu là phải tạo hydro từ cây trồng. Phương pháp của Tiến sĩ Zhang là một bước tiến đến mục tiêu đó. Mặc dù tinh bột là nguyên liệu đã được tinh chế và là xuất phát điểm tương đối đắt, nhưng phương pháp của ông lại có hiệu quả hơn bất cứ một phương pháp thay thế nào cũng bắt đầu từ cây trồng. Đây cũng là một sự kiểm chứng nguyên lý. Giờ đây, ông và nhóm nghiên cứu của mình đang tiến hành nghiên cứu về một dây chuyền còn dài hơn, bắt đầu từ xelluloza. Đây là một loại polyme glucoza còn dồi dào hơn cả tinh bột, nhưng để phá vỡ cũng khó khăn hơn. Nếu như ông có thể tìm được các enzym thích hợp để biến xenluloza thành hydro, thì giấc mơ của các nhà kinh tế hydro sẽ thực sự là một bước tiến gần hơn đến sự thực. ************** DÙNG VI KHUẨN ĐỂ XỬ LÝ NHỰA XỐP PHẾ THẢI Một công trình nghiên cứu mới cho thấy các vi khuẩn có thể giúp biến đổi phế thải polystyrene-bao gồm các loại nhựa xốp dùng nhiều trong việc bao gói và đồ đựng thực phẩm-thành PHA, là một loại chất dẻo nhiệt hữu ích. Mặc dù nhựa xốp polystyrene có nhiều phẩm chất tuyệt hảo, giúp cho nó trở thành loại vật liệu lý tưởng để sản xuất các loại cốc đựng cà phê dùng một lần, nhưng đây là vật liệu rất khó tái chế. Bởi vậy, hầu hết phế thải của chúng đều đem đi chôn lấp và quá trình phân huỷ diễn ra hết sức chậm chạp. Nhưng một công nghệ mới được phát triển, trong đó các vi khuẩn giúp biến đổi những phế thải đó thành chất dẻo hữu ích, có khả năng phân giải bằng sinh học. Công nghệ này là sản phẩm liên kết của nhóm các nhà vi sinh vật và các chuyên gia thuộc lĩnh vực nhiệt phân- một quá trình dùng để biến đổi vật liệu bằng cách gia nhiệt cho chúng trong môi trường không có ôxy. Các nhà khoa học này đã thực hiện việc nhiệt phân polystyrene trong lò phản ứng tầng hoá lỏng (Fluidized-bed Reator) để sản ra dầu bao gồm 83% styrene. Các tác giả trên đã biết rằng những chủng loại vi khuẩn này có khả năng tổng hợp những chất dẻo phân huỷ sinh học PHA (Polyhydroxyalkanoates), được ứng dụng trong y học và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, họ đã rất ngạc nhiên khi biết rằng những vi khuẩn này đã phát triển rất nhanh ở trong dầu styrene. “Chúng tôi đưa chúng vào trong chất lỏng màu đen này và nghĩ rằng chúng sẽ bị tiêu diệt, vì có thể đây là dung dịch quá độc hại đối với chúng, ấy thế mà chúng lại sinh sôi rất nhanh và tạo ra chất dẻo”, Kevin O’Conor, một trong những tác giả của công trình nghiên cứu tại trường Đại học Dublin, nói. Theo dữ liệu của Cục Môi trường Mỹ, hiện tại polystyrene chỉ chiếm 0,6% phế thải rắn ở Mỹ, nhưng mỗi năm lượng phế thải này lên tới 14 triệu tấn. Nhìn chung, chất dẻo chiếm tới 10% toàn bộ phế thải rắn ở Mỹ. [...]... Switzeland Tóm tắt: Sáng chế đề cập đến phương pháp xử lý chất thải còn lại và các chất thải bị nhiễm chất hữu cơ khác, và đề cập đến thiết bị xử lý chất thải này Theo sáng chế, chất thải chứa các thành phần hữu cơ được gia nhiệt đến nhiệt độ nằm trong khoảng sôi của nước trong thiết bị phản ứng trong chân không sao cho các màng có cấu trúc tế bào chứa nước bị phá hủy, và dịch tế bào bị nhiễm chất hữu... alkan sulfonic được chọn từ nhóm gồm axit metan sulfonic, axit etan sulfonic và axit etan disulfonic; mạ kim loại các bề mặt nền bằng cách điện phân ************** ♦ 1-0005610: Phương tiện giao thông và bình chứa nhiên liệu của nó Tác giả: Hsing-Yi Lin, Jui-Chung Chiu Quốc gia: Taiwan Tóm tắt: Sáng chế đề cập đến phương tiện giao thông và bình chứa nhiên liệu của nó Bình chứa nhiên liệu được bố trí trên... không tải lẫn khoảng 15 Bản tin tháng 06-2007 vận hành tải trọng cao, tốc độ lớn và xupap xả được mở và đóng ở điểm mở xupap xả cố định và điểm đóng xupap xả cố định trên toàn bộ khoảng vận hành Điểm đóng xupap xả cố định là điểm nằm trước điểm chết dưới hoặc điểm nằm sau điểm chết dưới, mà ở đó không khí nạp đuộc hút ngược vào trong xi lanh qua xupap nạp, và động cơ đốt trong (E) có khoảng cách dịch. .. theo chu trình Miller trên một khoảng vận hành bao gồm cả khoảng vận hành không tải và khoảng vận hành tải trọng cao, tốc độ lớn ở mức tiêu thụ năng lượng thấp Động cơ đốt trong (E) có kết cấu đơn giản, nhẹ, có thể chế tạo với năng suất cao và giá thành hạ Động cơ đốt trong (E) bao gồm xi lanh có lỗ xi lanh, pit tông, nắp dịch chuyển tịnh tiến trong lỗ xi lanh, xupap nạp được mở và đóng ở điểm mở xupap... giả: Groen John Corwyn, Brooker Donald Duane Quốc gia: United State of America Tóm tắt: Sáng chế đề cập đến cụm khe giãn nở tự giữ chặt dùng cho bình được lót bằng vật liệu chịu lửa như thiết bị khí hóa bao gồm cấu trúc lớp phủ cách nhiệt gần như hình khuyên làm bằng vật liệu chịu lửa nén được Lõi dây làm bằng vật liệu chịu lửa không nén được tương đối được bố trí gần chu vi bên ngoài của cấu trúc lớp... này Tác giả: Herbert Lamche, Christopher John Montague Meade, Bernd Zierenberg, Ralph Christian Reimholz Quốc gia: Germany Tóm tắt: Sáng chế đề cập đến dụng cụ phun mù chứa khí dung không chứa khí đẩy và phương pháp tạo ra khí dung này Đặc biệt, sáng chế đề cập đến chế phẩm khí dung trong nước chứa các phân tử lớn có hoạt tính sinh học để tạo ra khí dung dùng để xông không sử dụng khí đẩy **************... giả: Czeczka Regina, Stamp Lutz Quốc gia: Germany Tóm tắt: Sáng chế đề xuất phương pháp mạ kim loại bằng cách điện phân trực tiếp 14 Bản tin tháng 06-2007 các bề mặt nền không dẫn điện, bao gồm các bước: cho các bề mặt nền tiếp xúc với polymer tan đươc trong nước; xử lý các bề mặt nền bằng dung dịch permanganat; xử lý các bề mặt nền bằng dung dịch nước hoặc vi nhũ tương trong nước có tính axit chứa ít... thành dưới dạng một lõi dây hoặc các lõi đồng tâm, tốt hơn là từ một đoạn dây chịu lửa ************** Quốc gia: Japan Tóm tắt: Sáng chế đề cập đến cấu trúc đầu nối của cuộn dây stato chống rung và bền nhiệt trong đó một phần đoạn cuối của cuộn dây stato để lại như một đầu tự do mà nó độc lập đối với các cực, do đó hấp thụ được sự va đập từ bên ngoài, và ngăn chặn được sự đứt gãy của cuộn dây stato,... liệu được bố trí trên phương tiện giao thông để chứa vật dụng, bao gồm thân bình nhiên liệu Thân này bao gồm phần chứa vật dụng, và vật dụng này được chứa theo cách lấy ra được từ trong phần chứa này ************** ♦ 1-0005611: Cơ cấu trợ giúp đũa Tác giả: Yuko Inomata, Kenshun Ishi Quốc gia: Japan Tóm tắt: Sáng chế đề cập tới cơ cấu trợ giúp dùng cho đũa bao gồm: bộ phận nối để nối đũa trên và đũa... nghệ sinh học môi trường, Bruce Rittmann lưu ý rằng vấn đề còn lại là xem xét liệu quy trình này có thể được thực hiện một cách kinh tế hay không Tuy nhiên, theo ông, nếu như trước đây ta phải đưa chúng đến các bãi chôn lấp, thì với quy Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” trình mới này, ta có thể tái chế để có được những vật liệu hữu ích Điều này luôn là một lợi ích to lớn ************** BẾP LÒ ĐA NĂNG . ¾ Bào chế vắc-xin ngừa dịch tả từ gạo! ¾ Bước tiến mới của Biểu sinh học (Epigenetics). ¾ Thiết bị mới phát hiện nhanh cúm gia cầm. ¾ Triển vọng của liệu. và bình chứa nhiên liệu của nó ¾ . Bản tin tháng 06-2007 Phục vụ cung cấp “Thông Tin Trọn Gói” 2 BÀO CHẾ VẮC-XIN NGỪA DỊCH TẢ TỪ… GẠO! Các nhà khoa học