Khám phá khoa học năm 2009

Vài khám phá khoa học năm 2009, Việt Nam có lẽ cần theo dõi hơn?

G S Tôn Thất Trình

Trong số liệt kê 100 khám phá Khoa học Hoa Kỳ, theo nguyệt San Khám Phá - Discover, số tháng giêng - tháng hai năm 2010, đã thay đổi Bộ Mặt Trái đất, có lẽ Việt Nam cũng cần biết rỏ hơn vài khám phá này chăng ?

1 - Cuộc Cách Mạng Graphène    

Dưới kính hiển vi điện tử chuyển truyền graphène trông có vẻ thật đơn giản. Một mạnh lưới hình lục giác giống như một lưới banh bóng chuyền hay một tiết diện của lưới nhốt chuồng gà. Thế nhưng graphène một dạng carbon có thể sản xuất thành tấm bảng chỉ dày có một nguyên tử, tuồng như làm ra để rung chuyển thế giới điện tử. Ttrong vòng 5 năm tới chúng có thể bắt đầu dùng chế tạo những transistors chạy tốt hơn mau lẹ hơn, các chip computer, các màn hình LCD, theo lời những nhà khảo cứu bị siêu vật liệu mới này lôi cuốn.

Đặc điểm của graphène là dễ dãi kỳ lạ với electron, những điện tử âm có thể du hành qua chúng mau lẹ hơn là qua silicon. Thành quả là các chip computer căn bản graphène có thể hữu hiệu một ngàn lần hơn các chips hiện hữu. Michael Strano, một kỹ sư hóa học tại viện MIT nói: “Điều làm giới hạn dẫn điện ở vật liệu bình thường là các electron sẽ phân tán, nhưng với graphene, electron có thể du hành những khoảng cách rất xa mà không phân tán. Như thể là một khung dẫn điện mỏng nhất và ổn định nhất chúng ta có thể nghĩ ra.”

Năm 2009, một nhà khảo cứu MIT khác Tomas Palacio, họa kiểu một chip tăng gấp đôi tần số của tín hiệu điện từ - electromagnetic signal. Bằng cách sử dụng những chip đa nguyên có thể làm ra các tín hiệu gửi đi, tần số cao gấp mấy lần tần số nguyên thủy. Vì tần số qui định tốc độ đồng hồ của chip, tăng cường tần số giúp việc chuyển dữ liệu qua chip mau lẹ hơn. Nhờ rất mỏng thín, nên graphène hầu như trong sáng khiến nó lý tưởng, dễ chuyển tín hiệu đi ở những linh kiện chứa các tế bào mặt trời hay LED.

Giới hạn lớn nhất của graphène có lẽ là vì graphène không thật sự là một bán dẫn - semiconductor. Khác với silicon, nó không thể tắt hay mở nút, để tạo ra mạch vòng - circuit do đó sẽ giới hạn dùng nó ở ngành điện tử. Ken Shepard, một kỹ sư điện tại viện đại học Columbia nhấn mạnh: ở ứng dụng kỹ thuật số dòng chánh, graphène sẽ không loại được silicon đâu! Nhưng nhiều nhà khảo cứu khác cũng đã nới rộng khả năng của graphène. Tháng 6 năm 2009, nhà khoa học vật liệu Fen Wang, viện đại học Berkeley - Ca lifornia, tuyên bố một phương pháp hòa điệu vật liệu bằng điện, hầu cung cấp tính chất nút tắt - mở của graphène. Như vậy sẽ giúp graphène hình thành những transistors rất mau lẹ và hết sức nhỏ.

Dù không có nút tắt mở đi nữa, Stano nghĩ rằng graphène sẽ tìm thấy nhiều công dụng  của graphène, chẳng hạn là một chất dẫn uyển chuyển ở các phim mỏng trên bình điện - ắc quy, các màn hình cuốn tròn LCD. Ông nói: tôi rất thích thú về những ứng dụng chưa khám phá ra. Graphène là một vật liệu “ngoài hộp đựng”, vì vậy không nên cố tâm nhét nó vào những hộp đựng hiện hữu.

2-      Computer hướng về hạt lượng - quantum

Computers kích thước nguyên tử khai thác những luật lệ kỳ quái của vật lý học hạt lượng, có tiềm năng xử lý những số lượng dữ liệu đồ sộ mau lẹ hơn các linh kiện hiện hữu. Tháng 6 năm 2009, các nhà khảo cứu viện đai học Yale tuyên bố tiến triển đến mục tiêu này tạo ra vi xử lý đầu tiên xây dựng bên trong chip silicon qui ước.

Các computer hạt lượng xử lý thông tin sử dụng bits cư xử như thể nguyên tử, cho nên ngay cả một tí xíu hổn loạn là sẽ làm hư hại tiến trình. Những thí nghiệm trước đây đã phải dùng laser hay nam châm phức tạp để giữ cho hệ thống bền vững, nhưng vi xử lý  nhóm Yale họa kiểu được đặt vào trong computer chịp. Với một phép tính, linh kiện giải đáp một bài tóan, máy computer thông thường cần đến 4 phép, 4 bước. Khác biệt then chốt là bit hạt lượng có thể dùng những giá trị không rỏ ràng: không chỉ là 1 hay 0 mà là trong vài ý nghĩa nào đó, mọi điều giữa những giá trị này cùng lúc đó.

Trong khi khảo cứu Yale tụ điểm trên phần cứng - hardware, một nhóm thuộc viện MIT và viện đại học Bristol ở Anh Quốc đã tìm ra phương cách tốt hơn sử dụng hạt lượng để tính toán. Tháng 10 năm 2009, nhóm này mô tả một algoritm mới có cơ giải đáp mau lẹ hơn những phương trình thẳng hàng - linear equation phức tạp, trọng tâm của nhiều tiến trình, gồm luôn cả xử lý hình ảnh và phân tích gen(e).

Biến thí nghiệm Yale thành máy computer tiện lợi, đòi hỏi cọng thêm nhiều bits hạt lượng hơn nữa và xử lý cách nào các bits này tương tác nhau. Theo nhà vật lý học Steven Girvin, đại học Yale, đồng tác giả khám phá kể trên: “thật là quá khó làm một computer hạt lượng kích thước lớn. Cách đây 5 năm, tôi không bao giờ nghĩ rằng có thể đi đến tình trạng ngày hôm nay!      

3-Thí nghiệm rút CO₂ ra khỏi nhà máy điện than đá  

Than đá là một doanh vụ dơ bẩn, một nguồn dẫn đạo phát thải carbon ở Hoa Kỳ. Nhưng than đá lại là một doanh vụ to lớn tạo ra 51% điện ở Hoa Kỳ. Với ý tưởng này, tháng 6 năm 2009, chánh quyền Obama đã làm sống lại FurureGen (nhà máy điện tương lai), một loại nhà máy điện đốt than đá kỹ thuật tiên tiến, bị chánh quyền Bush đốn bỏ năm 2008. Bằng cách chôn 60% phát thải carbon dioxide sâu dưới đất, nhà máy 275 000 KW FutureGen sẽ đựợc thiết lập tại thị trấn Matton, bang Illinois - Hoa Kỳ cố tìm cách trình bày là than đá có thể là nếu không hòan toàn sạch, ít nhất cũng sạch hơn.

Một khi FutureGen thiết lập xong và chạy được, dự liệu chạy vào năm 2014, khí carbon dioxide nhà máy sản xuất sẽ được hút đi, ép thành thể gần như lỏng và bơm sâu hơn 1.5 km xuống một tầng đá cát lọng bọng, phía trên là một tầng đá sò không thấm ướt. Tựu trung các kỹ sư cố tâm sao chép lại những trường hợp địa chất chận bẩy những trầm tích khí dầu lửa dưới đất, cách đây hàng triệu nặm.

Bộ trưởng năng lượng Hoa Kỳ Steven Chu, đã gọi FutureGen là một cơ sở “tàu đô đốc, kỳ hạm” sẽ chứng minh cách nào chận bắt và tôn trữ carbon ở kích thước thương mãi, rằng kỹ thuật này sẽ giúp Hoa Kỳ kềm giữ phát thải các khí nhà kiếng, trong khi vẫn còn đốt than đá. Dự án cũng còn có thể giúp đẩy mạnh những đề nghị khác nhằm giam giữ carbon con người tạo ra.

FutureGen vẫn bị chỉ trích từ phái tả đến phái hữu. Vài nhà môi sinh nói rằng Hoa Kỳ cần chuyển hóa hết điện than đá sản xuất. Vài nhà môi sinh khác tin tưởng là mục tiêu bắt chận 60% phát thải thật quá khiêm tốn. Trong lúc đó, vài nhà bảo thủ thuế khóa không chấp nhận tiêu xài nhiều như vậy (Bộ Năng Lượng đã cam kết 1 tỉ đô la Mỹ) cho một kỹ thuật chưa chứng minh ở một ngành công nghệ đã xác minh. Tên nhạo báng cho một nhà dự án chưa chạy sau thời hạn và tiêu quá ngân khỏan dự trù là: “NeverGen - Không Bao giờ ”.

5 cách cất dấu carbon:

- Chận bắt ngay tại nguồn

Nhà máy đốt than đá ở Spremberg, Đức Quốc đã sử dụng cách chận bắt và tồn trữ theo phương pháp y hệt FutureGen. Các kỹ sư không thấy khó khăn gì chận bắt carbondioxide , nhưng những cố gắng tồn trữ nó ở tầng đá sâu dưới đất ở Đông Đức đã bị dân địa phương chống đối.

- Chụp nó với cây cối nhân tạo.

Vây quanh phát thải CO₂từ xe ô tô bằng «cây nhân tạo - artificial trees », những tháp chứa đầy các vật liệu hấp thu carbon, có thể dựng dọc theo các đường xá, rút khí ra khỏi không khí và ép nó lại thành những dạng tồn trữ được. Nhiều công ty, tỉ như Global Research Technologies ở Tucson, bang Arizona đang thử nghiệm những kiểu mẩu đầu tiên.

- Chôn nó dưới biển

Vài nhóm khảo cứu đã thử nghiệm bón sắt - iron vào đại dương để khuyến khích phiêu tảo - plankton nẩy nở rộ và hút carbon dioxide từ không khí. Khi phiêu tảo chết, và chìm xuống sàn đáy biển, chúng sẽ chôn vùi luôn carbon. Nhưng những kết quả đầu tiên không mấy gì đáng kinh ngạc. Đề nghị bơm thẳng CO² vào đáy biển cũng tuồng như không tiến tới, vì bơm carbon vào biển có thể gây ra nhiều hậu quả môi sinh tệ hại.

-    Biến nó thành than hoa - charcoal

Gỗ hay sinh khối đun nóng lên chậm chậm trong một phòng ốc không có oxygen sẽ biến thành than hoa, không phân hóa sau cả vài ngàn năm. Hơn nữa, khóa kín xa carbon, “than hoa” này có thể là một phân bón hóa học tốt đẹp. Hãng Carbonscape ở Tân Tây Lan và một số hãng khác đang hoạt động cố chế tạo các lò sản xuất than hoa sinh học - biochar rẽ tiền.  

-    Biến nó thành đá

Vài hình thức kim loại phối hợp thiên nhiên với carbon dioxide. Tại những vị trí thích nghi, CO₂ tiêm sâu vào đất, ở áp xuất cao sẽ phản ứng với các kim loại này, hình thành những đá carbonat vững bền. Phương thức này đang được thử nghiệm tại xứ Oman va nhiều nơi khác quanh thế giới.

4-      Khoa học tế bào gốc cất cánh

            Trong 8 năm qua, các nhà khảo cứu tế bào gốc (mầm) - stem cells trầy da, tróc vảy vì cấm đoán, giới hạn dùng tài chánh liên bang vào một số dòng tế bào đã có sẳn. Nhưng ngày 9 tháng 3 năm 2009, tổng thống Obama ký một lệnh tổng thống - executive order,  trả lại tự do dùng ngân khoản liên bang hoạt động bất cứ một loại tế bào gốc nào, kể luôn cả các tế bào phát sinh từ phôi - embryo thụ tinh trong ống nghiệm - in vitro ở các bệnh biện. Khảo cứu tế bào gốc, đã sang số mạnh hơn, bắt đầu cất cánh từ đó.

Thử nghiệm lâm sàng đầu tiên sử dụng tế bào gốc phôi trị tê liệt đã được FDA chấp thuận, ngay cả trước lệnh tổng thống. Cùng lúc, các nhà khảo cứu khác đã tìm ra cách rè qua khỏi dùng phôi, đã được thúc đẩy vì cấm đoán của chánh quyền Bush. Những nghiên cứu mới đây trình bày cách nào tái lập trình các tế bào trưởng thành thành những dòng tế bào gốc không phải nguồn phôi, tên gọi là tế bào gốc “đa lực - pluripotent”, có nghĩa là chúng có thể dựng lên gần như bát cứ một loại tế bào nào.

- Tháng giêng 2009, FDA bật đèn xanh cho công ty công nghệ sinh học Geron làm thử nghiệm lâm sàng đầu tiên trên con người trị bệnh tê liệt, sử dụng các tế bào gốc phôi. Thử nghiệm căn cứ trên công trình tại viện đại học California - Irvine của nhà klhoa học dây thần kinh Hans Keirstead, giúp cho các con chuột bị tê liệt chạy đi như thường lệ, bằng cách dụ khị các tế bào gốc phôi phân bào thành các tế bào cột xương sống - spinal cord, các chuột đã mất đi khi bị tai nạn.

- Tháng ba năm 2009, một nhóm tại viện đại học Wisconsin đã tái lập trình những nguyên bào sợi - fibroblaststhành các tế bào gốc phôi, mà không phải du nhập DNA virus hay ngoại khác, có thể dẫn tới những biến chứng rắc rối, tỉ như ung thư. Thay vì thao tác tế bào với một virus, như mọi nhà khảo cứu khác đã làm, nhóm Wisconsin sử dụng DNA vòng tròn, một vòng DNA hiện diện ngoài hệ gen sơ khởi. Junying Yu, của hãng Cellular Dynamics, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: khi các tế bào sinh sôi nẩy nở, chúng mất đi DNA vòng tròn một cách tự nhiên vì DNA này không ổn định.

- Hè 2009, ba nhóm khảo cứu riêng biệt, hai ở Trung Quốc, một ở California, báo cáo  sinh hạ những con chuột nhắt tạo ra duy nhất bằng các tế bào đa lực cảm ứng - induced.  Dòng tế bào phì nhiêu nhất tạo ra tại Viện Khảo cứu Scripps ở La Jolla (Nam Ca Li, Hoa Kỳ), sản xuất được các chuột nhắt sống động, tỉ xuất 13% mỗi lần.

- Phối hợp tế bào gốc với phép chữa trị gen, một hợp tác quốc tế tuyên bố thành công làm một nghiên cứu chỉ đạo để trị bệnh loạn dưỡng bạch cầu - adrenoleuko-dystrophy liên kết với nhiễm sắc thể X- link (ALD), một bệnh não chết người gây ra vì một đột biến của gen làm mã số cho protêin ALD. Như đã được báo cáo ở tạp chí Khoa Học - Science, tháng 9 năm 2009, các nhà khảo cứu lấy tủy xương sống - bone marrow bệnh nhân (chứa các tế bào gốc với gen bị hư hỏng) và sửa chữa các tế bào bằng các gen lành mạnh, qua trung gian của một virus ngược - retrovirus. Sau khi tủy xương sống chứa gen hư hỏng đã bị xóa bỏ với phép trị liệu hóa học - chemotherapy, các tế bào gốc được cấy trở lui lại bệnh nhân; và tiến triển bệnh bị chận đứng.

Mục tiêu tối hậu là sản xuất các tế bào đa lực hoàn toàn bằng hóa học, có nghĩa là thân thể tái tạo các bộ phận bị tai hại và chữa trị bệnh.

5-      Thời đại của Y khoa Di truyền bắt đầu

Năm 2009, phép chữa trị gen đã tiến lại sau nhiều năm thất bại phủ phàng; nhiều ngườì bị ung thư hay chết bất ngờ, dễ sản xuất nhiều vinh quang đáng ngạc nhiên. Bằng cách sửa chữa khiếm khuyết trong DNA các bệnh nhân, các nhà khảo cứu y khoa đã trị hai bệnh rối loạn di truyền nặng nề. Theo nhà di truyền học Fabio Candotti tại viện Y tế Quốc gia - Hoa Kỳ, cuối cùng chúng ta đã đến bên bờ hoàn thành hai hứa hẹn phép chữa trị gen, đã nói ra cách đây hai chục năm.

Tháng hai năm 2009, nhà sinh học phân tử Alessandro Aiuti Viện San Raffaele Telethon, chuyên về phép chữa trị gen ở thành phố Milano - Ý, báo cáo là nhóm của ông đã trị lành 9 trong số 10 em bé mắc bệnh em bé bong bóng - bubble baby disease, một hỗn loạn vô cùng tàn phá gây ra bởi một gen khiếm khuyết duy nhất. Em bé sơ sinh có điều kiện này, được biết là bệnh khiếm khuyết miễn nhiễm phối hợp - combined immunodeficiency disease nặng nề, thiếu đi một hệ thống miễn nhiễm hoạt động. Aiuti và nhóm của ông thu hoạch các tế bào gốc từ trẻ sơ sinh và làm lây nhiễm những tế bào này với một virus công nghệ sinh học mang theo những bản sao chép của gen khiếm khuyết. Khi các tế bào gốc sửa đổi được tiêm lại vào các trẻ sơ sinh, chúng nẩy nở thành một hệ thống miễn nhiễm bình thường. Candotti cũng đã báo cáo thành công tương tự, thiết lập một hệ thống miễn nhiễm hoạt động ở hai em bé bong bóng.

Vài tháng trước đó, bà Jean Bennett, bác sĩ y khoa và nhà di truyền học phân tử cùng chồng Albert Maguire, một bác sĩ mổ võng mạc mắt tại trường Y khoa viện đại học Pennsylvania, báo cáo là phép trị liệu gen đã cải thiện thị giác một em trai vị thành niên mắc bệnh thong manh bẩm sinh - congenital amaurosis (LCA) Leber. Một đột biến trong bất cứ 13 gen nào, cũng dần dần gây ra điều kiện hiếm có chứng bệnh này, đưa tới mù lòa. Benett và nhóm của bà tiêm một virus nhẹ mang theo bản sao chép của gen vào võng mạc thiếu niên, giúp cho mắt làm ra những que và thể nón. Ngay cả khi chỉ nhận những nồng lượng khiêm tốn, các bệnh nhân trẻ khác tiếp nhận một dịch bản hoạt động của gen ở một mắt, cũng có khả năng nhìn tốt hơn. Trên giai đoạn thử nghiệm lâm sàng đăng tải ở tạp chí The Lancet, mọi trẻ em liên hệ đã có thêm đủ thị lực đi đứng một mình. Benett nói: thành quả tốt đẹp hơn là tôi có thể mơ tưởng.

Kết quả xoay chiều tốt đẹp của phép trị liệu gen, phần lớn là do khả năng tinh luyện luôn luôn gia tăng của các nhà khoa học làm công nghệ di truyền được các virus cung cấp các gen lành mạnh đến các tế bào cần dùng chúng. Sử dụng các virus mới và kỹ thuật tốt hơn, các nhà dùng phép trị liệu gen đang khởi sự tấn công ung thư và HIV. Thử nghiệm lâm sang đang xúc tiến trên cả hai bệnh.      

6 -Đa dạng sinh học bùng cháy

Tuồng như các nhà khoa học đã nghiên cứu tỉ mỉ mọi nơi trên thế giới. Thật tế, khi khai thác những kỹ thuật di truyền và phân tử mới nhất, họ đã xác định nhiều loài mới, tiến bước mau chưa từng thấy. Hầu lưu ý bảng kê khai đa dạng sinh học này, Trung tâm Quốc tế về Thám hiểm Loài của Viện đại học bang Arizona đã tạo ra 10 liệt kê đầu sổ của những loại lạ lùng khám phá ra năm 2009, gồm có:  

Tahina spectabilis : là một loài cây cọ - palm nguồn gốc Tây Bắc xứ Madagascar (Mã Đảo). Loài này lớn đến nổi chỉ một cây là có thể nhìn thấy qua Google Eath. Thân cây cọ này mọc cao 20 m và các lá nó rộng ngang đến 5 m. Sau 30 - 50 năm cây cọ sẽ phát ra cả mấy trăm hoa, hút hết dinh dưỡng trong cây khiến cho cây chết đi. Chỉ còn it hơn 100 cây mẩu còn sống, nhưng cây này, nay đã được trồng trọt.

Phebaeticus chani: là một sâu bọ dính dài nhất thế giới, từ râu đến đuôi dài 60 cm. Khám phá ra ở đảo Borneo, nước Malaysia. Con sâu bọ này giống như một nhánh cây với 6 chân khẳng kheo.

Hippocampus satomiae: đó là một cá ngựa - sea horse sống ngoài khơi bờ biển đảo Derewan Island cũng thuộc Borneo. Đây là loại cá ngựa nhỏ nhất trong loài cá ngựa, chỉ dài chừng 1,2 cm.

Leptotyphlops carlae: là một con rắn tí xíu nhỏ nhất trong loài rắn bé nhỏ. Tìm thấy ở Barbados (Trung Mỹ), nó chỉ dài 10 cm.

Coffea charrieriana: đây là cây cà phê đầu tiên sản xuất hột cà phê lần đầu tiên biết được hoàn toàn không có cafêin một cách tự nhiên. Tìm thấy ở xứ Cameroon (Phi Châu). Như vậy mai đây chúng ta có cơ trồng những cây cà phê thương mãi sản xuất hột đã được lọc cafêin - decaf coffea. Xin nhắc lại là loài cà phê vốicanephora chứa nhiều Cafêin nhất và cà phê chè arabica chứa ít cafêin hơn, nhưng thơm hơn.

Tính cách thổi phồng quá xá của những loài mới khám phá trưng diễn những phương cách giàu có và phức tạp, về cách các sinh vật thích nghi với những môi trường độc đáo.

Rất nhiều cây cỏ, sâu bọ và các động vật có xương sống tùy thuộc hoàn toàn về các hệ thống sinh thái đang bị hiểm nguy. Tháng 3 năm 2009, nhà sinh học Paul Ehlich của viện đại học Stanford và nhà sinh học Gerardo Ceballos, viện đại học tự trị Mexicô, tìm thấy là 81% trong số 408 loài vật có vú - mammal species khám phá ra 15 năm năm qua, đã bị ràng buộc vào hệ thống sinh thái địa phương và sẽ tuyệt tích. Một loài khỉ có lông trên đầu - capuchin monkey sinh sống trên một khu rừng chi còn diện tích 200 ha, đồn điền mía mênh mông bao quanh.

Dân gian cũng trông cậy vào đa dạng sinh học nữa. Phong phú sinh học đáng kinh ngạc của Trái Đất gíup điều hòa các mức carbon dioxide, bảo vệ mùa màng và con người khỏi dịch tể và bệnh tật, tái sinh các chất dinh dưỡng và cất giữ một kho tàng di truyền to lớn, không đo lường được. Erlich nói: kinh tế nhân loại hoàn toàn phụ thuộc chi nhánh kinh tế thiên nhiên nhân loại là chủ nhân. 

7 - Rong tảo làm ra dầu diesel sạch,tái sinh    

Khi các nhà khảo cứu nghĩ ra cách chuyển biến rong tảo - algae  thành nhiên liệu diesel cách đây ba chục năm, ý tưởng này tuồng như xuất phát từ phim ảo tưởng cũ - sci-fi movie Soylent Green. Nhưng tháng 7 năm 2009, công ty ExxonMobil chung sức với nhà Sinh học Craig Venter hãng Synthetic Genomics, để đưa ra thị trường nhiên liệu sinh học tảo. Exxonmobil đã đầu tư 600 triệu đô la Mỹ làm ra những dòng rong tảo tốt hơn và chuyễn hóa chúng thành nhiên liệu. Trong lúc đó, nhiều hãng mới ra lò, kể cả Aurora Biofuel và Solix Biofuel, đã xây dựng những nhà máy chỉ đạo chứng minh là có thể chế tạo nhiên liệu diesel số lượng lớn nguồn gốc rong tảo. Theo lời Bryan Wilson, một kỹ sư đại học Bang Colorado, Hoa Kỳ, đồng thiết lập viên Solix Biofuel, khởi đầu chúng tôi nói công chúng là việc này có vẽ điên cuồng, nhưng nhờ ExxonMobil đầu tư, dầu rong tảo đã lọt vào dòng chánh.

Những nhiên liệu sinh học cỗ truyền, tỉ như đậu nành (đổ tương), sản xuất từ 400 đến 1200 lít nhiên liệu mỗi ha mỗi năm; thế nhưng cơ sở hãng Solix gần thị trấn Durango - Colorado, đã sản xuất hơn 8000 lít. Trọng tâm là một phòng tảo tăng trưởng đóng si kín,   còn có tên là lò phản ứng quang sinh học - photo bioreactor, do polymer trong sáng làm ra, hầu để cho ánh sáng mặt trời xuyên qua. Bên trong phòng là một dòng rong tảo tuyển chọn vì tinh cách sản xuất dầu rất cao của nó. Những lò phản ứng đóng kín, ít bị ô nhiễm vì rong biển bên ngoài hơn là các hệ thống nuôi tảo ở hồ mở toang. Sau khi thu hoạch tảo, dầu trong tảo được chiết xuất và tinh lọc thành diesel tái sinh. Ngoài ánh sáng mặt trời và carbon dioxide từ các nhà máy điện lân cận, rong tảo còn cần một chút ít chất khác, để hạ bớt cho rẽ chi phí sản xuất.

Wilson tiên liệu là nhiên liệu tảo hãng của ông ta với các phó sản liên hệ dùng làm thực phẩm gia chăn nuôi, sẽ đủ sức cạnh tranh với diesel dầu lửa, trong vòng 5 năm tới. Theo ông, đây là một giải đáp kích thước đại trà cho một vấn đề toàn cầu. 

8 - Năng lương Hydrogen tăng thêm 2 uy lực  

        Tế bào nhiên liệu hydrogen, thải ra chỉ có nước và nhiệt lượng là một phương cách hấp dẫn tạo ra điện sạch, nhưng kỹ thuật hiện hữu trông cậy vào các xúc tác platinum, rất đắt tiền . Hơn nữa, đa số hydrogen có được ngày nay, lại xuất phát từ các nhiên liệu hóa thạch, cho nên hydrogen tuồng như không được sạch cho lắm như chúng ta tin tưởng. Năm 2009, các nhà khảo cứu đã tiến bộ đáng kể vượt qua hai giới hạn này.

Jean -Pol Doelot tại viện Khảo cứu Khoa học Quốc gia Gia Nã Đại tại Québec, tìm ra cảm ứng trên thân thể con người, sử dụng các phân tử căn bản là sắt - iron để trích năng lượng từ thực phẩm. Tháng 4 năm 2009, nhóm ông mô tả một xúc tác tăng cường căn bản là sắt cho các tế bào nhiên liệu. Nó hoạt động không kém xúic tác platinum, và giá rẽ hơn nhiều.

Nhà hóa học Daniel Nocera tại viện MIT cũng đang nhìn vào thiên nhiên, cố tìm một phương cách tái sinh được, tạo hydrogen. Ông đa phát triển một xúc tác khác khi xúc tác cặp đôi với một tế bào quang vontaic - photovoltaic, chia nước ra thành hydrogen và oxygen, sử dụng năng lượng từ mặt trời, tương tự cây cỏ hoạt động khi làm quang tổng hợp - photosynthèse. Nocera đang làm việc để nâng cao kích thước hệ thống, hy vọng nó sẽ đem tới năng lượng sạch và phong phú cho dân nghèo ở xa mạng lưới điện. Ông nói: Với điều này, chúng ta chỉ còn một mối nối thắt chặc, đó là mặt trời.    

9 - Một chuyễn đổi thông minh cho mạng lưới điện

Kỹ thuật căn bản chuyên chở điện khắp Hoa Kỳ đã xưa cũ hơn một trăm năm rồi. Thế cho nên tháng 10 năm 2009, tổng thống Obama, quan tâm về giá điện và mức tin cậy vào hệ thống hiện nay, tuyên bố dùng 3.4 tỉ đô la Mỹ cho ngân khoản khích lệ kinh tế làm những dự án mạng lưới điện thông minh và gần 5 tỉ khác cho đầu tư nhân. Dan Kammen, giám đốc La Bô Năng Lượng Tái sinh và Thích hợp tại viện đại học California - Berkeley nói: chúng tôi chú tâm đến các thành phần cá nhân của hệ thống điện đã lâu rồi, nhưng nay chúng tôi phải nghĩ đến chính ngay vào hệ thống.

Những đề nghị cho mạng lưới điện Hoa Kỳ sẽ tạo dựng một liên hệ mềm dẽo, tương tác giữa các nhà sản xuất và tiêu thụ năng lượng. Kammen tiếp: mạng lưới điện cần tiến triển từ những dây điện và cáp một hướng qua một cái gì, nơi đó mỗi một đường dây sẽ đưa điện qua bất cứ hướng nào, đến hay ra khỏi gia cư, doanh vụ hay công nghệ. Chúng ta cần một cuộc hôn nhân giữa kỹ thuât năng lượng và kỹ thuật thông tin. Gói kích thích sẽ tài trợ 100 dự án khắp nước Mỹ, từ thiết lập những đồng hồ đo điện thông minh ở gia cư để giúp các nhà tiêu thụ xử lý được năng lượng họ dùng, đến cải thiện các trạm điện phụ và biến điện. Các cơ sở tiện nghi có thể quan trắc yêu cầu đúng giờ thật sự và điều chỉnh cung cấp điện theo đó. Các nhà tiêu thụ có thể theo dõi mức mình tiêu thụ và lực chọn mua thêm điện vào giờ ngoài đỉnh sử dụng, khi điện rẽ hơn và nhiều hơn. Một mạng lưới có thể tồn trữ và chuyễn hướng lại những số lượng điện lớn sẽ rất khẩn thiết, nếu như Hoa Kỳ tạo ra nhiều hơn là 20% điện Hoa Kỳ dùng từ các nguồn tái sinh được, tỉ như gió hay mặt trời, những nguồn cung cấp điện ngắt quãng.

Công ty Ford tuyên bố tháng 8 năm 2009 là công ty dự liệu xe ô tô lai cắm điện -plug in hybrid đủ khả năng liên lạc với mạng lưới thông minh. Bình ắc quy trên các xe này sẽ dùng như một tồn trữ hổ trợ, hút năng lượng thặng dư ban đêm và trả lui năng lượng lượng khi yêu cầu tăng mạnh. Nếu chúng ta theo dõi và hiểu được cái gì đã xảy ra ở mọi thời gian, thì chúng ta có thể nhận được phần thưởng chúng ta mong muốn. Và đó là điện xanh, trông cây được.

10 - Tìm ra mã số của các chấm mặt trời bí hiểm từ tính

Tháng 7 năm 2009, bắt chước hoàn toàn các chấm mặt trời - sunspot simulation làn đầu tiên theo ba chiều 3-D, trình bay rỏ những câu hỏi đã nêu ra từ lâu về những rối loạn trên bề mặt mặt trời. Điểm chấm măt trời là những vùng từ tính - magnetic mạnh mẽ, làm gián đoạn dòng chảy ra ngoài nhiệt lượng của bên trong mặt trời. Thành quả là chúng tương đối bình thản - cool và có vẽ đậm đen so với bề mặt mặt trời nóng đến 10,000 độ F (tuy chúng vẫn còn cháy đến nhiệt độ gần 7.500 độ F).

Các nhà khoa học tại Trung tâm Quốc Gia Hoa kỳ về Khảo cứu Khí quyễn ở Boulder bang Colorado, đã bắt chước một cặp điển hình điểm chấm mặt trời, thường xuất hiện chung cặp với phân cực đối nhau. Bắt chước những từ trường vặn chéo và plasma di chuyễn mau lẹ trên những rối loạn hết sức rộng trên 20 000 dặm Anh này, đòi hỏi một tháng trời công phu trên một máy computer có khả năng làm 76 ngàn tỉ phép tính một giây đồng hồ. Kết quả gần như sánh ngang với những quan sát cách nào plasma chảy từ   vùng điểm đen trung tâm chấm mặt trời, đến vùng lộn xộn chung quanh, theo lời nhà khảo cứu lảnh đạo Matthias Rempel.

Mô hình phô bày những chi tiết mới của vật lý học tinh tú và có thể giúp chúng ta tiên đoán những “thời tiết không gian - space weather” dễ dàng hơn, trước khi chúng ảnh hưởng đến Trái Đất. Chấm mặt trời thường gây bốc cháy rực, có cơ làm tắt các liên lạc radiô, làm hư các vệ tinh và phá hủy các mạng lưới điện.