Mỹ phát minh siêu gỗ từ cây chỉnh sửa gen, mở ra bước ngoặt lớn cho ngành xây dựng xanh, giúp giảm phát thải carbon và phụ thuộc vào thép, bê tông – hai vật liệu gây ô nhiễm hàng đầu thế giới.
Phát minh siêu gỗ của Mỹ đang được xem là một trong những bước tiến đáng chú ý nhất của ngành vật liệu xây dựng hiện đại. Công nghệ này không chỉ mở ra khả năng thay thế thép và bê tông trong tương lai, mà còn góp phần giải quyết bài toán phát thải carbon, vốn là thách thức lớn của ngành xây dựng toàn cầu.
Mỹ vừa công bố một hướng đi hoàn toàn mới trong lĩnh vực vật liệu: tạo ra gỗ có độ bền vượt trội ngay từ trong cây nhờ chỉnh sửa gen, thay vì xử lý phức tạp và tốn kém tại nhà máy. Đây được xem là bước ngoặt quan trọng, khi quá trình sản xuất vật liệu xây dựng có thể trở nên thân thiện với môi trường hơn ngay từ khâu nguyên liệu đầu vào.
Về bản chất, gỗ là một vật liệu sinh học có cấu trúc rất đặc biệt. Nó được tạo thành từ cellulose giúp chịu lực kéo, hemicellulose hỗ trợ liên kết giữa các sợi, và lignin đóng vai trò như một chất kết dính cứng, giúp cây đứng vững trước tác động của môi trường. Tuy nhiên, chính lignin lại là nguyên nhân khiến gỗ khó được nén chặt để tạo ra các vật liệu kỹ thuật có cường độ cao. Trong nhiều thập kỷ, các nhà máy buộc phải sử dụng hóa chất mạnh, nhiệt độ cao và áp suất lớn để loại bỏ một phần lignin, dẫn tới tiêu hao nhiều năng lượng và phát sinh chất thải.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Maryland đã lựa chọn một cách tiếp cận hoàn toàn khác. Thay vì xử lý gỗ sau khi khai thác, họ can thiệp ngay từ giai đoạn sinh trưởng của cây. Bằng công nghệ chỉnh sửa base, một dạng CRISPR cho phép thay đổi chính xác từng ký tự trong DNA, các nhà khoa học đã tác động vào gen 4CL1, gen then chốt trong quá trình tổng hợp lignin ở cây dương. Kết quả cho thấy lượng lignin trong gỗ giảm khoảng 12 phần trăm, trong khi cây vẫn phát triển bình thường trong điều kiện thử nghiệm.
Sự thay đổi này mang lại lợi ích rất lớn cho khâu sản xuất. Gỗ thu được từ cây chỉnh sửa gen không còn cần trải qua quá trình khử lignin bằng hóa chất. Thay vào đó, gỗ chỉ cần được ngâm nước và nén bằng nhiệt cùng áp suất để các sợi cellulose xếp chặt lại với nhau. Thành phẩm thu được có độ bền tương đương các loại gỗ kỹ thuật cao đang được sản xuất bằng phương pháp công nghiệp truyền thống, nhưng tiêu tốn ít năng lượng hơn và tạo ra ít chất thải hơn đáng kể.
Theo giáo sư Yiping Qi, trưởng nhóm nghiên cứu, đây là một hướng đi kết hợp giữa di truyền học và khoa học vật liệu, nhằm tạo ra loại gỗ vừa bền, vừa nhẹ, lại có khả năng lưu trữ carbon trong thời gian dài. Trong bối cảnh thép và bê tông đang đóng góp tỷ lệ lớn vào lượng phát thải CO2 toàn cầu, gỗ kỹ thuật được đánh giá là một trong những vật liệu thay thế tiềm năng nhất cho ngành xây dựng xanh.
Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng thẳng thắn thừa nhận rằng con đường thương mại hóa vẫn còn nhiều thách thức. Những thử nghiệm trong nhà kính mới chỉ là bước khởi đầu. Trong tương lai, cây chỉnh sửa gen với hàm lượng lignin thấp cần được đánh giá khả năng chống chịu gió mạnh, sâu bệnh và các điều kiện khí hậu khắc nghiệt trong thời gian dài. Bên cạnh đó, các vấn đề liên quan tới chính sách quản lý cây trồng chỉnh sửa gen, dù không đưa gen ngoại lai vào cây, vẫn sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ ứng dụng thực tế.
Nếu những rào cản này được tháo gỡ, siêu gỗ có thể trở thành mắt xích quan trọng trong chuỗi giá trị xây dựng bền vững. Từ các khu rừng trồng được tối ưu bằng công nghệ sinh học, cho tới những nhà máy sản xuất vật liệu sạch hơn, và cuối cùng là các công trình có tuổi thọ cao nhưng phát thải carbon thấp, ngành xây dựng có thể bước sang một giai đoạn phát triển hoàn toàn mới.
