Biofuels and bioprospecting for beginners - Craig A. Kohn

TED-Ed·3:53·Technology·B2

Chương · 4

Chương 1·Fossil Fuels and Biofuel Limitations

Hiển thị

Tiếng ViệtAuto-scroll

0:01

Your car, the heating system in your house, your gas stove — most of the energy you use comes from fossil fuels, which present a couple of problems. First, there are limited supplies of fossil fuels, so the more we use, the less we've got. And second, the use of fossil fuels is the main cause of climate change because it releases large amounts of carbon dioxide into the

Chiếc xe của bạn, hệ thống sưởi trong nhà, bếp gas — hầu hết năng lượng bạn sử dụng đều đến từ nhiên liệu hóa thạch, vốn mang lại một vài vấn đề. Thứ nhất, nguồn cung nhiên liệu hóa thạch là hữu hạn, nên càng dùng nhiều, chúng ta càng còn lại ít. Và thứ hai, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch là nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu vì nó thải ra một lượng lớn khí carbon dioxide vào

0:49

atmosphere. Biofuels come from natural renewable sources like plants, so they have the potential to reduce our reliance on those limited supply fossil fuels and reduce the risk of climate change. Most biofuels today are made from corn grain that is fermented into ethanol, but we have a limited supply of this corn, so it's not a solution to the limited supply part of the quandary. It

khí quyển. Nhiên liệu sinh học đến từ các nguồn tái tạo tự nhiên như thực vật, vì vậy chúng có tiềm năng giúp giảm bớt sự phụ thuộc của chúng ta vào nguồn nhiên liệu hóa thạch hữu hạn đó và giảm nguy cơ biến đổi khí hậu. Phần lớn nhiên liệu sinh học hiện nay được sản xuất từ hạt ngô lên men thành ethanol, nhưng chúng ta lại có nguồn cung hạn chế đối với loại ngô này, nên đây không phải là giải pháp cho bài toán nan giải về nguồn cung hữu hạn. Nó

1:13

also takes a lot of resources to grow corn grain — strike two. A potential solution: using cellulose instead of corn grain to make ethanol. Cellulose is far more abundant than corn grain and takes less energy to produce. In fact, it's the most abundant organic molecule on the planet. Cellulose is the main ingredient found in a plant cell wall. Plants generate cellulose from water and carbon

cũng tốn rất nhiều tài nguyên để trồng ngô lấy hạt — điểm trừ thứ hai. Một giải pháp tiềm năng: sử dụng cellulose thay vì hạt ngô để sản xuất ethanol. Cellulose dồi dào hơn nhiều so với hạt ngô và tốn ít năng lượng hơn để sản xuất. Trên thực tế, đây là phân tử hữu cơ phong phú nhất trên hành tinh. Cellulose là thành phần chính cấu tạo nên thành tế bào thực vật. Cây cối tạo ra cellulose từ nước và carbon

1:39

dioxide during photosynthesis. So, whereas using fossil fuels produces carbon dioxide, using cellulose-based ethanol might help remove carbon dioxide from the atmosphere. The main obstacle is that the cellulose molecule — a long, connected chain of glucose sugar protected by a tough molecular sheath — is difficult to break apart. Creating cellulose-based ethanol means first unwrapping that

dioxide trong quá trình quang hợp. Vì vậy, trong khi việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch thải ra carbon dioxide, thì việc sử dụng ethanol từ cellulose có thể giúp loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển. Trở ngại chính là phân tử cellulose — một chuỗi dài các phân tử đường glucose liên kết với nhau được bảo vệ bởi lớp vỏ phân tử cứng cáp — rất khó để bẻ gãy. Việc tạo ra ethanol từ cellulose đồng nghĩa trước tiên phải bóc tách lớp

2:05

protective sheath, and then chopping up the cellulose into its individual glucose molecules. Only once we have unpacked each glucose molecule can we begin fermentation. But some microorganisms, like bacteria or fungi, break down cellulose for energy all the time. For example, dairy cows eat foods like hay or alfalfa, which are full of cellulose. Microbes that live in their stomachs

vỏ bảo vệ đó, rồi sau đó cắt nhỏ cellulose thành các phân tử glucose riêng lẻ. Chỉ khi đã tách được từng phân tử glucose, chúng ta mới có thể bắt đầu quá trình lên men. Nhưng một số vi sinh vật, như vi khuẩn hay nấm, lại thường xuyên phân giải cellulose để lấy năng lượng. Chẳng hạn, bò sữa ăn các loại thức ăn như cỏ khô hoặc cỏ linh lăng vốn chứa đầy cellulose. Các vi sinh vật sống trong dạ dày của chúng

2:28

produce an enzyme called cellulase, which breaks apart the cellulose molecules so that the cow can use what's left for energy. Researchers are now studying these kinds of microorganisms in the hopes of finding better ways to break down cellulose so we can use it for our own energy needs. The solution, they think, lies in finding microbes in nature that can produce the kinds of cellulase enzymes

sản sinh ra một loại enzyme gọi là cellulase giúp bẻ gãy các phân tử cellulose để bò có thể sử dụng phần còn lại làm năng lượng. Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm hiểu về những loại vi sinh vật này với hy vọng tìm ra các phương pháp tốt hơn để phân giải cellulose, từ đó chúng ta có thể sử dụng cho nhu cầu năng lượng của chính mình. Họ cho rằng giải pháp nằm ở việc tìm kiếm các vi sinh vật trong tự nhiên có thể tạo ra các loại enzyme cellulase

2:53

that we need. This process of searching for species in nature that can produce valuable products is called bioprospecting. To test whether or not a sample of microbes can break down cellulose effectively, researchers first grow the microbe in a test tube. Then they add a source of cellulose as the sole form of energy. If the microbe can't produce cellulase and break down cellulose, the

mà chúng ta cần. Quá trình tìm kiếm các loài trong tự nhiên có thể tạo ra các sản phẩm giá trị này được gọi là thăm dò sinh học. Để kiểm tra xem một mẫu vi sinh vật có thể phân giải cellulose hiệu quả hay không, trước tiên các nhà nghiên cứu nuôi cấy vi sinh vật trong ống nghiệm. Sau đó, họ thêm vào một nguồn cellulose làm dạng năng lượng duy nhất. Nếu vi sinh vật không thể sản sinh cellulase và phân giải cellulose, thì

3:16

test tube will remain unchanged. But if the microbe produces the enzymes we are looking for, it will be able to break down cellulose, use it for energy, and thrive in its test tube environment. If our microbial sample can break down the cellulose in the test tube, there is a chance we can use it to create a renewable and sustainable source of fuel for our cars from cellulose.

ống nghiệm sẽ không có gì thay đổi. Nhưng nếu vi sinh vật tạo ra loại enzyme mà chúng ta đang tìm kiếm, nó sẽ có thể phân giải cellulose, sử dụng nó làm năng lượng và phát triển mạnh mẽ trong môi trường ống nghiệm. Nếu mẫu vi sinh vật của chúng ta có thể phân giải cellulose trong ống nghiệm, thì có cơ hội để chúng ta dùng nó tạo ra một nguồn nhiên liệu tái tạo và bền vững cho ô tô từ cellulose.

Transcript

Hiển thị

Fossil Fuels and Biofuel Limitations

Modern energy consumption relies heavily on finite fossil fuels that accelerate climate change through carbon dioxide emissions. While first-generation biofuels derived from corn grain offer an alternative, their limited supply and heavy resource requirements prevent them from being a complete solution. Addressing global energy security requires cleaner, more scalable renewable fuel sources.

Nhu cầu năng lượng hiện đại phụ thuộc lớn vào nguồn nhiên liệu hóa thạch hữu hạn vốn làm trầm trọng thêm biến đổi khí hậu do phát thải khí carbon dioxide. Dù nhiên liệu sinh học thế hệ đầu từ hạt ngô mang lại một giải pháp thay thế, nguồn cung hạn chế và tiêu tốn nhiều tài nguyên khiến chúng không thể giải quyết triệt để bài toán năng lượng. Việc đảm bảo an ninh năng lượng toàn cầu đòi hỏi các nguồn nhiên liệu tái tạo sạch hơn và có khả năng mở rộng tốt hơn.

1 / 4