Bakterieë en CO2: Benut die krag van koolstof-etende bakterieë

BEELDKREDIET:
Image krediet
iStock

Bakterieë en CO2: Benut die krag van koolstof-etende bakterieë

Bakterieë en CO2: Benut die krag van koolstof-etende bakterieë

Subopskrif teks
Wetenskaplikes ontwikkel prosesse wat bakterieë aanmoedig om meer koolstofvrystellings uit die omgewing te absorbeer.
    • Author:
    • Author naam
      Quantumrun Foresight
    • Desember 1, 2022

    Insig opsomming

    Alge se koolstof-absorberende vermoëns kan een van die mees waardevolle instrumente wees om klimaatsverandering te versag. Wetenskaplikes het lank reeds hierdie natuurlike proses bestudeer om kweekhuisgasvrystellings te verminder en omgewingsvriendelike biobrandstof te skep. Die langtermyn-implikasies van hierdie ontwikkeling kan verhoogde navorsing oor koolstofopvangtegnologieë en die gebruik van kunsmatige intelligensie insluit om bakterieëgroei te manipuleer.

    Bakterieë en CO2 konteks

    Daar is verskeie metodes om koolstofdioksied (CO2) uit die lug te verwyder; om die koolstofstroom van ander gasse en besoedelingstowwe te skei is egter duur. Die meer volhoubare oplossing is die kweek van bakterieë, soos alge, wat energie produseer deur fotosintese deur CO2, water en sonlig te verbruik. Wetenskaplikes het eksperimenteer met maniere om hierdie energie in biobrandstof te omskep. 

    In 2007 het Kanada se Quebec City se CO2 Solutions 'n geneties gemanipuleerde tipe E. coli-bakterieë geskep wat ensieme produseer om koolstof te eet en dit in bikarbonaat te verander, wat onskadelik is. Die katalisator is deel van 'n bioreaktorstelsel wat uitgebrei kan word om emissies van kragsentrales wat fossielbrandstowwe gebruik, op te vang.

    Sedertdien het tegnologie en navorsing gevorder. In 2019 het die Amerikaanse maatskappy Hypergiant Industries die Eos Bioreactor geskep. Die apparaat is 3 x 3 x 7 voet (90 x 90 x 210 cm) groot. Dit is bedoel om in stedelike omgewings geplaas te word waar dit koolstof uit die lug opvang en sekwestreer terwyl dit skoon biobrandstof produseer wat moontlik 'n gebou se koolstofvoetspoor kan verminder. 

    Die reaktor gebruik mikroalge, 'n spesie bekend as Chlorella Vulgaris, en na bewering absorbeer dit baie meer CO2 as enige ander plant. Die alge groei binne 'n buisstelsel en reservoir binne die apparaat, gevul met lug en blootgestel aan kunsmatige lig, wat die plant gee wat dit nodig het om te groei en biobrandstof vir versameling te produseer. Volgens Hypergiant Industries is die Eos Bioreactor 400 keer meer doeltreffend om koolstof op te vang as bome. Hierdie kenmerk is te danke aan die masjienleersagteware wat toesig hou oor die algegroeiproses, insluitend die bestuur van lig, temperature en pH-vlakke vir maksimum uitset.

    Ontwrigtende impak

    Industriële materiale, soos asetoon en isopropanol (IPA), het 'n totale wêreldmark van meer as $10 miljard USD. Asetoon en isopropanol is 'n ontsmettingsmiddel en antiseptiese middel wat wyd gebruik word. Dit is die basis vir een van die Wêreldgesondheidsorganisasie (WGO) se twee aanbevole ontsmettingsmiddelformulerings, wat hoogs doeltreffend teen SARS-CoV-2 is. Asetoon is ook 'n oplosmiddel vir baie polimere en sintetiese vesels, verdunning van poliësterhars, skoonmaaktoerusting en naellakverwyderaar. Vanweë hul grootmaatproduksie is hierdie chemikalieë van die grootste koolstofuitstralers.

    In 2022 het navorsers van die Noordwes-Universiteit in Illinois saamgewerk met die koolstofherwinningsfirma Lanza Tech om te sien hoe bakterieë afval-CO2 kan afbreek en dit in waardevolle industriële chemikalieë kan verander. Die navorsers het sintetiese biologie-instrumente gebruik om ’n bakterie, Clostridium autoethanogenum (oorspronklik by LanzaTech ontwerp) te herprogrammeer om asetoon en IPA meer volhoubaar te maak deur gasfermentasie.

    Hierdie tegnologie skakel kweekhuisgasse uit die atmosfeer uit en gebruik nie fossielbrandstowwe om chemikalieë te skep nie. Die span se lewensiklusontleding het getoon dat die koolstofnegatiewe platform, indien dit op groot skaal aangeneem word, die potensiaal het om kweekhuisgasvrystellings met 160 persent te verminder in vergelyking met ander metodes. Die navorsingspanne verwag dat die ontwikkelde stamme en fermentasietegniek sal kan opskaal. Wetenskaplikes kan ook die proses gebruik om vinniger prosedures te formuleer om ander noodsaaklike chemikalieë te skep.

    Implikasies van bakterieë en CO2

    Wyer implikasies van die gebruik van bakterieë om CO2 op te vang kan insluit: 

    • Maatskappye in diverse swaar nywerhede kontrakteer biowetenskapfirmas om alge te bio-ingenieur wat gespesialiseer kan word om die spesifieke afvalchemikalieë en materiale van produksie-aanlegte te verbruik en om te skakel, beide om CO2/besoedelingsuitset te verminder en om winsgewende afvalbyprodukte te skep. 
    • Meer navorsing en befondsing vir natuurlike oplossings om koolstofvrystellings vas te vang.
    • Sommige vervaardigingsondernemings werk saam met tegnologiemaatskappye wat koolstof vasvang om oor te skakel na groen tegnologie en kortings vir koolstofbelasting in te vorder.
    • Meer nuwe ondernemings en organisasies wat fokus op koolstofsekwestrasie deur biologiese prosesse, insluitend see-ysterbemesting en bebossing.
    • Die gebruik van masjienleertegnologieë om bakterieëgroei te stroomlyn en uitset te optimaliseer.
    • Regerings werk saam met navorsingsinstellings om ander koolstofvangende bakterieë te vind om hul netto nul-beloftes teen 2050 na te kom.

    Vrae om te oorweeg

    • Wat is die ander potensiële voordele van die gebruik van natuurlike oplossings om koolstofvrystellings aan te spreek?
    • Hoe spreek jou land sy koolstofvrystellings aan?

    Insig verwysings

    Die volgende gewilde en institusionele skakels is vir hierdie insig verwys: