Gỗ biến đổi gen mới có thể lưu trữ carbon và giảm phát thải
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland đã biến đổi gen cây dương để sản xuất gỗ với hiệu quả cao mà không cần hóa chất hoặc quy trình xử lý tiêu thụ nhiều năng lượng. Gỗ biến đổi gen bắt nguồn từ gỗ truyền thống, thường được coi là vật liệu tái tạo thay thế cho vật liệu xây dựng truyền thống như thép, xi măng, kính và nhựa. Loại gỗ mới cũng có khả năng lưu trữ carbon trong thời gian dài hơn gỗ truyền thống vì nó có khả năng chống xuống cấp, giúp gỗ biến đổi gen hữu ích trong nỗ lực giảm phát thải carbon.
Tuy nhiên, rào cản đối với tính bền vững thực sự của gỗ biến đổi gen là cần xử lý bằng hóa chất dễ bay hơi và tiêu tốn nhiều năng lượng, đồng thời sinh ra khối lượng lớn chất thải. Các nhà nghiên cứu đã chỉnh sửa một gen của cây dương sống, sau đó cây sẽ phát triển thành gỗ sẵn sàng để được biến đổi mà không cần xử lý. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Matter.
Để gỗ có các đặc tính về cấu trúc như tăng độ bền hoặc khả năng chống tia cực tím, gỗ phải được xử lý loại bỏ lignin (một trong những thành phần chính của gỗ), mới có thể thay thế thép hoặc bê tông.
Trước đây, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công các phương pháp loại bỏ lignin bằng nhiều loại hóa chất, còn các nhà khoa học khác đã tìm cách sử dụng enzyme và công nghệ vi sóng. Trong nghiên cứu mới, các tác giả đã đưa ra một phương pháp không phụ thuộc vào hóa chất, không sản sinh chất thải hóa học hoặc phụ thuộc vào nguồn năng lượng lớn.
Thông qua sử dụng công nghệ chỉnh sửa base (base editing) để loại bỏ một gen quan trọng có tên là 4CL1, các nhà nghiên cứu đã trồng cây dương có hàm lượng lignin thấp hơn 12,8% so với cây dương tự nhiên. Điều này tương đương với các phương pháp xử lý hóa học được sử dụng trong quá trình chế biến các sản phẩm biến đổi.
Các nhà khoa học đã trồng cây dương đột biến cạnh những cây dương chưa biến đổi gen trong nhà kính trong vòng sáu tháng. Kết quả không thấy sự khác biệt về tốc độ tăng trưởng và cấu trúc của cây cũng không có sự khác biệt lớn.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng cây dương biến đổi gen để sản xuất các mẫu gỗ ép nhỏ có độ bền cao tương tự như ván dăm, thường được sử dụng sản xuất đồ nội thất. Gỗ ép được tạo ra bằng cách ngâm gỗ dưới nước trong điều kiện chân không và sau đó, ép nóng cho đến khi gỗ đạt được gần 1/5 độ dày ban đầu. Quá trình này làm tăng mật độ của các sợi gỗ. Trong gỗ tự nhiên, lignin giúp các tế bào duy trì cấu trúc và không bị nén. Hàm lượng lignin thấp trong gỗ được xử lý hóa học hoặc biến đổi gen, cho phép ép các tế bào đến mật độ cao hơn, tăng cường độ bền của sản phẩm cuối cùng.
Để đánh giá hiệu quả của cây dương biến đổi gen, các tác giả cũng sản xuất gỗ ép từ cây dương tự nhiên bằng cách sử dụng gỗ chưa qua xử lý và gỗ mà họ xử lý bằng quy trình hóa học truyền thống để giảm hàm lượng lignin. Kết quả là gỗ ép từ cây dương biến đổi gen đạt hiệu suất ngang bằng với gỗ ép từ cây dương tự nhiên, đã qua xử lý hóa học. Cả hai đều đặc và bền hơn 1,5 lần so với gỗ tự nhiên ép, chưa qua xử lý. Gỗ ép từ cây dương biến đổi gen có độ bền kéo tương đương với hợp kim nhôm 6061 và gỗ ép đã qua xử lý hóa học.
Nghiên cứu này mở ra triển vọng sản xuất nhiều loại vật liệu xây dựng theo cách tương đối tiết kiệm chi phí, bền vững với môi trường, góp phần vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
