Bakterije i CO2: Iskorištavanje moći bakterija koje jedu ugljik

KREDIT ZA SLIKU:
Image credit
iStock

Bakterije i CO2: Iskorištavanje moći bakterija koje jedu ugljik

Bakterije i CO2: Iskorištavanje moći bakterija koje jedu ugljik

Tekst podnaslova
Naučnici razvijaju procese koji potiču bakterije da apsorbuju više emisija ugljika iz okoline.
    • Autor:
    • Ime autora
      Quantumrun Foresight
    • Decembar 1, 2022

    Sažetak uvida

    Sposobnosti algi da apsorbuju ugljik mogle bi biti jedno od najvrednijih oruđa u ublažavanju klimatskih promjena. Naučnici su dugo proučavali ovaj prirodni proces za smanjenje emisije stakleničkih plinova i stvaranje ekološki prihvatljivih biogoriva. Dugoročne implikacije ovog razvoja mogle bi uključiti povećano istraživanje tehnologija hvatanja ugljika i korištenje umjetne inteligencije za manipulaciju rastom bakterija.

    Bakterije i kontekst CO2

    Postoji nekoliko metoda uklanjanja ugljičnog dioksida (CO2) iz zraka; međutim, odvajanje struje ugljika od drugih plinova i zagađivača je skupo. Održivije rješenje je uzgoj bakterija, poput algi, koje proizvode energiju fotosintezom trošeći CO2, vodu i sunčevu svjetlost. Naučnici su eksperimentisali s načinima transformacije ove energije u biogoriva. 

    Godine 2007. CO2 Solutions u kanadskom gradu Quebec Cityju stvorio je genetski modificiranu vrstu bakterije E. coli koja proizvodi enzime da jedu ugljik i pretvaraju ga u bikarbonat, koji je bezopasan. Katalizator je dio sistema bioreaktora koji se može proširiti kako bi uhvatio emisije iz elektrana koje koriste fosilna goriva.

    Od tada su tehnologija i istraživanje napredovali. Godine 2019. američka kompanija Hypergiant Industries kreirala je Eos bioreaktor. Gadget je veličine 3 x 3 x 7 stopa (90 x 90 x 210 cm). Namijenjen je za postavljanje u urbanim sredinama gdje hvata i sekvestrira ugljik iz zraka, dok proizvodi čista biogoriva koja potencijalno mogu smanjiti ugljični otisak zgrade. 

    Reaktor koristi mikroalge, vrstu poznate kao Chlorella Vulgaris, za koju se kaže da apsorbira mnogo više CO2 od bilo koje druge biljke. Alge rastu unutar sistema cijevi i rezervoara unutar uređaja, ispunjene zrakom i izložene vještačkom svjetlu, dajući biljci ono što joj je potrebno za rast i proizvodnju biogoriva za sakupljanje. Prema Hypergiant Industries, Eos bioreaktor je 400 puta efikasniji u hvatanju ugljika od drveća. Ova funkcija je zbog softvera za strojno učenje koji nadgleda proces uzgoja algi, uključujući upravljanje svjetlošću, temperaturom i pH razinama za maksimalan učinak.

    Ometajući uticaj

    Industrijski materijali, kao što su aceton i izopropanol (IPA), imaju ukupno globalno tržište od preko 10 milijardi dolara. Aceton i izopropanol su dezinficijens i antiseptik koji se široko koristi. To je osnova za jednu od dvije preporučene formulacije za dezinfekciju Svjetske zdravstvene organizacije (WHO), koje su vrlo učinkovite protiv SARS-CoV-2. Aceton je također rastvarač za mnoge polimere i sintetička vlakna, razrjeđivanje poliesterske smole, opremu za čišćenje i sredstvo za uklanjanje laka za nokte. Zbog svoje masovne proizvodnje, ove hemikalije su jedni od najvećih emitera ugljika.

    Godine 2022., istraživači sa Univerziteta Northwestern u Ilinoisu udružili su se sa firmom za reciklažu ugljika Lanza Tech kako bi vidjeli kako bakterije mogu razgraditi otpadni CO2 i pretvoriti ga u vrijedne industrijske hemikalije. Istraživači su koristili alate sintetičke biologije da reprogramiraju bakteriju, Clostridium autoethanogenum (prvobitno dizajniranu u LanzaTechu), kako bi aceton i IPA učinili održivijim putem plinske fermentacije.

    Ova tehnologija eliminiše gasove staklene bašte iz atmosfere i ne koristi fosilna goriva za stvaranje hemikalija. Analiza životnog ciklusa tima pokazala je da platforma s negativnim utjecajem na ugljik, ako se usvoji u velikim razmjerima, ima potencijal da smanji emisije stakleničkih plinova za 160 posto u usporedbi s drugim metodama. Istraživački timovi očekuju da će razvijeni sojevi i tehnika fermentacije moći da se povećaju. Naučnici bi takođe mogli koristiti ovaj proces za formulisanje bržih procedura za stvaranje drugih esencijalnih hemikalija.

    Implikacije bakterija i CO2

    Šire implikacije upotrebe bakterija za hvatanje CO2 mogu uključivati: 

    • Kompanije u različitim teškim industrijama ugovaraju bionaučne firme za bioinženjering algi koje se mogu specijalizirati za konzumiranje i pretvaranje specifičnih otpadnih hemikalija i materijala iz proizvodnih pogona, kako za smanjenje proizvodnje CO2/zagađenja tako i za stvaranje profitabilnih nusproizvoda otpada. 
    • Više istraživanja i finansiranja za prirodna rješenja za prikupljanje emisija ugljika.
    • Neke proizvodne kompanije udružuju se sa tehnološkim firmama koje hvataju ugljenik kako bi prešle na zelene tehnologije i prikupile popuste na porez na ugljenik.
    • Više startupa i organizacija koje se fokusiraju na sekvestraciju ugljika kroz biološke procese, uključujući gnojidbu gvožđa u oceanu i pošumljavanje.
    • Upotreba tehnologija strojnog učenja za usmjeravanje rasta bakterija i optimizaciju rezultata.
    • Vlade u partnerstvu s istraživačkim institucijama kako bi pronašle druge bakterije koje hvataju ugljik kako bi ispunile svoja obećanja do 2050. godine.

    Pitanja koja treba razmotriti

    • Koje su druge potencijalne prednosti korištenja prirodnih rješenja za rješavanje emisija ugljika?
    • Kako vaša zemlja rješava svoje emisije ugljika?

    Insight reference

    Za ovaj uvid referencirane su sljedeće popularne i institucionalne veze: