Бактэрыі і CO2: выкарыстанне магутнасці бактэрый, якія ядуць вуглярод
Бактэрыі і CO2: выкарыстанне магутнасці бактэрый, якія ядуць вуглярод
Бактэрыі і CO2: выкарыстанне магутнасці бактэрый, якія ядуць вуглярод
- аўтар:
- Снежань 1, 2022
Кароткі агляд
Здольнасць багавіння паглынаць вуглярод можа быць адным з самых каштоўных інструментаў у змякчэнні змянення клімату. Навукоўцы даўно вывучаюць гэты прыродны працэс, каб паменшыць выкіды парніковых газаў і стварыць экалагічна чыстае біяпаліва. Доўгатэрміновыя наступствы гэтага развіцця могуць уключаць павелічэнне даследаванняў тэхналогій улоўлівання вугляроду і выкарыстанне штучнага інтэлекту для маніпулявання ростам бактэрый.
Бактэрыі і кантэкст CO2
Ёсць некалькі метадаў выдалення вуглякіслага газу (CO2) з паветра; аднак аддзяленне патоку вугляроду ад іншых газаў і забруджвальных рэчываў каштуе дорага. Больш устойлівым рашэннем з'яўляецца вырошчванне бактэрый, такіх як водарасці, якія вырабляюць энергію праз фотасінтэз, спажываючы CO2, ваду і сонечнае святло. Навукоўцы эксперыментавалі са спосабамі пераўтварэння гэтай энергіі ў біяпаліва.
У 2007 г. кампанія CO2 Solutions з канадскага Квебека стварыла генна-інжынерны тып бактэрый кішачнай палачкі, якія выпрацоўваюць ферменты, каб паглынаць вуглярод і ператвараць яго ў бікарбанат, які з'яўляецца бясшкодным. Каталізатар з'яўляецца часткай сістэмы біярэактара, якая можа быць пашырана для ўлоўлівання выкідаў ад электрастанцый, якія выкарыстоўваюць выкапнёвае паліва.
З тых часоў тэхналогіі і даследаванні пайшлі наперад. У 2019 годзе амерыканская кампанія Hypergiant Industries стварыла біярэактар Eos. Гаджэт мае памеры 3 х 3 х 7 футаў (90 х 90 х 210 см). Ён прызначаны для размяшчэння ў гарадскіх умовах, дзе ён захоплівае і аддзяляе вуглярод з паветра, адначасова вырабляючы чыстае біяпаліва, якое патэнцыйна можа паменшыць вугляродны след будынка.
Рэактар выкарыстоўвае мікраводарасцей, від, вядомы як Chlorella Vulgaris, і, як кажуць, паглынае значна больш CO2, чым любая іншая расліна. Водарасці растуць у сістэме трубак і рэзервуарах у гаджэце, напоўненых паветрам і пад уздзеяннем штучнага святла, даючы расліне тое, што яму трэба для росту і вытворчасці біяпаліва для збору. Па дадзеных Hypergiant Industries, біярэактар Eos у 400 разоў больш эфектыўны пры ўлоўліванні вугляроду, чым дрэвы. Гэтая асаблівасць звязана з праграмным забеспячэннем машыннага навучання, якое кантралюе працэс вырошчвання багавіння, уключаючы кіраванне святлом, тэмпературай і ўзроўнямі рН для дасягнення максімальнай прадукцыйнасці.
Разбуральнае ўздзеянне
Агульны сусветны рынак прамысловых матэрыялаў, такіх як ацэтон і ізапрапанол (IPA), складае больш за 10 мільярдаў долараў ЗША. Ацэтон і ізапрапанол - дэзінфікуючыя і антысептычныя сродкі, якія шырока выкарыстоўваюцца. Гэта аснова для аднаго з двух рэкамендаваных Сусветнай арганізацыяй аховы здароўя (СААЗ) складаў дэзінфікуючых сродкаў, якія вельмі эфектыўныя супраць SARS-CoV-2. Ацэтон таксама з'яўляецца растваральнікам для многіх палімераў і сінтэтычных валокнаў, разрэджвання поліэфірнай смалы, ачышчальнага абсталявання і вадкасці для зняцця лаку. З-за масавай вытворчасці гэтыя хімікаты з'яўляюцца аднымі з найбуйнейшых выкідаў вугляроду.
У 2022 годзе даследчыкі з Паўночна-Заходняга ўніверсітэта ў Ілінойсе супрацоўнічалі з фірмай па перапрацоўцы вугляроду Lanza Tech, каб даведацца, як бактэрыі могуць расшчапляць адходы CO2 і ператвараць іх у каштоўныя прамысловыя хімікаты. Даследчыкі выкарыстоўвалі інструменты сінтэтычнай біялогіі, каб перапраграмаваць бактэрыю Clostridium autoethanogenum (першапачаткова распрацаваную ў LanzaTech), каб зрабіць ацэтон і IPA больш устойлівымі праз газавае закісанне.
Гэтая тэхналогія ліквідуе парніковыя газы з атмасферы і не выкарыстоўвае выкапнёвае паліва для стварэння хімічных рэчываў. Аналіз жыццёвага цыкла, праведзены камандай, паказаў, што вугляродна-адмоўная платформа, калі яе выкарыстоўваць у вялікіх маштабах, можа паменшыць выкіды парніковых газаў на 160 працэнтаў у параўнанні з іншымі метадамі. Даследчыя групы чакаюць, што распрацаваныя штамы і методыка закісання змогуць пашырацца. Навукоўцы таксама могуць выкарыстоўваць гэты працэс для распрацоўкі больш хуткіх працэдур для стварэння іншых неабходных хімічных рэчываў.
Наступствы бактэрый і CO2
Больш шырокія наступствы выкарыстання бактэрый для ўлоўлівання CO2 могуць уключаць:
- Кампаніі ў розных галінах цяжкай прамысловасці заключаюць кантракты з біялагічнымі фірмамі на біяінжынерныя водарасці, якія можна спецыялізаваць на спажыванні і пераўтварэнні спецыфічных хімічных адходаў і матэрыялаў з вытворчых прадпрыемстваў, як для зніжэння выкідаў CO2/забруджвання, так і для стварэння прыбытковых пабочных прадуктаў адходаў.
- Больш даследаванняў і фінансавання прыродных рашэнняў для ўлоўлівання выкідаў вугляроду.
- Некаторыя вытворчыя кампаніі супрацоўнічаюць з тэхналагічнымі кампаніямі па ўлоўліванні вугляроду для пераходу на экалагічна чыстыя тэхналогіі і атрымання льгот з падатку на вуглярод.
- Больш стартапаў і арганізацый, якія засяроджваюцца на паглынанні вугляроду з дапамогай біялагічных працэсаў, уключаючы ўгнаенне акіяна жалезам і лесапасадку.
- Выкарыстанне тэхналогій машыннага навучання для ўпарадкавання росту бактэрый і аптымізацыі вытворчасці.
- Урады супрацоўнічаюць з навукова-даследчымі ўстановамі, каб знайсці іншыя бактэрыі, якія захопліваюць вуглярод, каб выканаць свае абяцанні аб нулявым чыстым нулявым узроўні да 2050 года.
Пытанні для разгляду
- Якія яшчэ магчымыя перавагі выкарыстання натуральных рашэнняў для барацьбы з выкідамі вугляроду?
- Як ваша краіна спраўляецца са сваімі выкідамі вугляроду?
Спасылкі Insight
Наступныя папулярныя і інстытуцыйныя спасылкі былі выкарыстаны для гэтай інфармацыі: