Бактэрыі і CO2: выкарыстанне магутнасці бактэрый, якія ядуць вуглярод

КРЭДЫТ ВЫЯВЫ:
Крэдыт малюнка
Istock

Бактэрыі і CO2: выкарыстанне магутнасці бактэрый, якія ядуць вуглярод

Бактэрыі і CO2: выкарыстанне магутнасці бактэрый, якія ядуць вуглярод

Тэкст падзагалоўка
Навукоўцы распрацоўваюць працэсы, якія заахвочваюць бактэрыі паглынаць больш выкідаў вугляроду з навакольнага асяроддзя.
    • аўтар:
    • імя аўтара
      Quantumrun Foresight
    • 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?