Nhiên liệu sinh học từ cây trồng có thể là một giải pháp cho hiện trạng dầu mỏ đang ngày càng trở nên đắt giá, nhưng việc chế tạo chúng từ cây lương thực đang đặt ra các vấn đề hóc búa cần giải quyết do nguy cơ khủng hoảng lương thực.

Một cách tiếp cận giải quyết vấn đề này, đó là việc sử dụng các loại cây mà con người không thể ăn được, hay chỉ lấy một phần của cây trồng để sản xuất nhiên liệu, nhưng với trình độ công nghệ hiện nay thì đây vẫn là một quy trình nhiều công đoạn và tốn kém.

Theo ý kiến của một số chuyên gia, điều đó có thể khắc phục được nếu chúng ta tạo ra các loại cây nhiên liệu biến đổi gen có thể sản sinh ra các enzym tiêu hoá xenluloza của chính bản thân chúng, một cái gì đó giống như là dầu mỏ có thể tự tinh chế thành xăng chẳng hạn.

Giá lương thực đã đạt đến mức kỷ lục trong năm nay. Một phần ba sự gia tăng này, theo ước tính của Viện Nghiên cứu Chính sách Lương thực Quốc tế (IFPRI) tại Washington, DC là do nhu cầu ngô ở Mỹ gia tăng để chế tạo ethanol làm nhiên liệu.

Theo IFPRI thì cần phải tạm ngừng hoạt động sử dụng lương thực để làm nhiên liệu, do sản lượng lương thực thế giới chỉ vừa đủ để nuôi sống tất cả chúng ta. Không đủ cây trồng để chế tạo nhiên liệu.

Một ước mơ từ lâu nay đó là chế tạo ethanol từ cellulose, thành phần chủ yếu của thành tế bào trong cây, là thứ mà con người không thể tiêu hoá được. Hành tinh chúng ta sản sinh ra 180 tỷ tấn xenluloza mỗi năm, biến nó trở thành nguồn cacbon lớn nhất Trái đất trong đó có chứa các phân tử hữu cơ giàu năng lượng.

Phần lớn lượng sinh khối mà chúng ta sản sinh ra trong sản xuất nông nghiệp đều giàu xenluloza, riêng rơm từ cây lúa chiếm tới một nửa lượng sinh khối nông nghiệp của thế giới và các nguồn tiềm năng khác như cỏ ba chẽ (Switchgrass) có thể trồng trên diện tích đất không dùng để trồng lúa.

Hiện nay chỉ có một nhà máy thương mại chế tạo ethanol từ xenluloza, đó là Iogen tại Ottawa, Canada và đây là nhà máy được trợ cấp.

Trở ngại chủ yếu đối với việc chế tạo ethanol từ xenluloza mang lại lợi nhuận, đó là trước tiên cần phá vỡ xenluloza thành đường để sau đó có thể lên men thành alcohol. Vi khuẩn và nấm tấn công gỗ và các chất khác trong cây chuyển hoá xenluloza sử dụng các enzym được gọi là xenlulaza.

Hiện nay, để chế tạo ethanol từ xenluloza, các vi khuẩn được biến đổi gen để tạo ra các xenlulaza và sau đó được nuôi trong các bể lớn. Sau đó các enzym xenluloza này được sử dụng để chuyển hoá xenluloza trong cây thành đường, chất cuối cùng có thể lên men thành nhiên liệu ethanol.

Nhưng đây là một quy trình tốn kém, theo Mariam Sticklen, thuộc trường Đại học bang Michigan tại East Lansing, Mỹ cho biết, chúng ta có thể đưa gen tạo enzym vào chính bản thân cây trồng nhiên liệu.

Nhóm nghiên cứu của bà đã phát triển một giống ngô biến đổi gen mang tên Spartan III có thể sản sinh ra các enzym và chúng sẽ phá vỡ xenluloza chỉ khi cây trồng đã được nghiền nát và đun nóng. Trong công trình nghiên cứu của mình, Sticklen và các cộng sự đã công bố chi tiết về tiềm năng của công trình nghiên cứu này. Ưu thế của  phương pháp này, theo bà cho biết, là ở chỗ nó cần ít năng lượng hơn để sản sinh enzym phá vỡ xenluloza bằng cách làm cho chúng sinh trưởng ngay bên trong chính bản thân cây trồng thay vì nuôi trong một bể chứa.

Một gen như vậy có thể gây tàn phá nếu nó lây nhiễm vào các loại cây khác. Sticklen cho biết, giải pháp ở đây là đưa gen tạo enzym phá vỡ xenluloza này vào ADN chứa trong các chloroplast, thành phần trong cây thu năng lượng từ mặt trời thay cho ADN hạt nhân của cây. Như vậy, phấn hoa của cây sẽ không chứa các chloroplast, và gen này sẽ không thể lây lan sang các cây khác được, theo bà cho biết.

NACESTI (NewScientist, 16/05/2008)