Bakterie a CO2: Využití síly bakterií požírající uhlík

KREDIT OBRAZU:
Kredit
iStock

Bakterie a CO2: Využití síly bakterií požírající uhlík

Bakterie a CO2: Využití síly bakterií požírající uhlík

Text podnadpisu
Vědci vyvíjejí procesy, které podporují bakterie, aby absorbovaly více uhlíkových emisí z životního prostředí.
    • Autor:
    • jméno autora
      Quantumrun Foresight
    • 1. prosince 2022

    Shrnutí statistik

    Schopnost řas pohlcovat uhlík by mohla být jedním z nejcennějších nástrojů při zmírňování změny klimatu. Vědci dlouho studovali tento přirozený proces s cílem snížit emise skleníkových plynů a vytvořit biopaliva šetrná k životnímu prostředí. Dlouhodobé důsledky tohoto vývoje by mohly zahrnovat zvýšený výzkum technologií zachycování uhlíku a využití umělé inteligence k manipulaci s růstem bakterií.

    Bakterie a souvislosti s CO2

    Existuje několik metod odstraňování oxidu uhličitého (CO2) ze vzduchu; avšak oddělování proudu uhlíku od jiných plynů a znečišťujících látek je nákladné. Udržitelnějším řešením je kultivace bakterií, jako jsou řasy, které produkují energii prostřednictvím fotosyntézy spotřebou CO2, vody a slunečního záření. Vědci experimentovali se způsoby, jak tuto energii přeměnit na biopaliva. 

    V roce 2007 vytvořila kanadská společnost Québec City CO2 Solutions geneticky upravený typ bakterií E. coli, které produkují enzymy, které požívají uhlík a přeměňují jej na hydrogenuhličitan, který je neškodný. Katalyzátor je součástí systému bioreaktoru, který může být rozšířen o zachycování emisí z elektráren využívajících fosilní paliva.

    Od té doby technologie a výzkum pokročily. V roce 2019 vytvořila americká společnost Hypergiant Industries bioreaktor Eos. Gadget má rozměry 3 x 3 x 7 stop (90 x 90 x 210 cm). Má být umístěn v městském prostředí, kde zachycuje a sekvestruje uhlík ze vzduchu a zároveň vyrábí čistá biopaliva, která mohou potenciálně snížit uhlíkovou stopu budovy. 

    Reaktor využívá mikrořasy, druh známý jako Chlorella Vulgaris, a údajně absorbuje mnohem více CO2 než kterákoli jiná rostlina. Řasy rostou v trubkovém systému a nádrži uvnitř přístroje, naplněné vzduchem a vystavené umělému světlu, což rostlině dává to, co potřebuje k růstu a výrobě biopaliv pro sběr. Podle Hypergiant Industries je bioreaktor Eos 400krát účinnější při zachycování uhlíku než stromy. Tato funkce je způsobena softwarem strojového učení, který dohlíží na proces růstu řas, včetně řízení světla, teplot a úrovní pH pro maximální výkon.

    Rušivý dopad

    Průmyslové materiály, jako je aceton a isopropanol (IPA), mají celkový globální trh přes 10 miliard USD. Aceton a isopropanol jsou dezinfekční a antiseptikum, které se široce používá. Je základem jednoho ze dvou doporučených dezinfekčních přípravků Světové zdravotnické organizace (WHO), které jsou vysoce účinné proti SARS-CoV-2. Aceton je také rozpouštědlem pro mnoho polymerů a syntetických vláken, ředění polyesterové pryskyřice, čisticí zařízení a odstraňovač laku na nehty. Vzhledem ke své hromadné výrobě jsou tyto chemikálie jedny z největších emitorů uhlíku.

    V roce 2022 se výzkumníci z Northwestern University v Illinois spojili s firmou Lanza Tech na recyklaci uhlíku, aby zjistili, jak mohou bakterie rozkládat odpadní CO2 a přeměňovat jej na cenné průmyslové chemikálie. Výzkumníci použili nástroje syntetické biologie k přeprogramování bakterie Clostridium autoethanogenum (původně navržené v LanzaTech), aby aceton a IPA byly udržitelnější pomocí fermentace plynu.

    Tato technologie eliminuje skleníkové plyny z atmosféry a nepoužívá k výrobě chemikálií fosilní paliva. Analýza životního cyklu týmu ukázala, že uhlíkově negativní platforma, pokud bude přijata ve velkém měřítku, má potenciál snížit emise skleníkových plynů o 160 procent ve srovnání s jinými metodami. Výzkumné týmy očekávají, že vyvinuté kmeny a fermentační technika se budou moci rozšířit. Vědci mohou tento proces také použít k formulaci rychlejších postupů pro vytváření dalších základních chemikálií.

    Důsledky bakterií a CO2

    Širší důsledky použití bakterií k zachycení CO2 mohou zahrnovat: 

    • Společnosti v různých těžkých průmyslových odvětvích uzavírají smlouvy s biologickými firmami na bioinženýrské řasy, které se mohou specializovat na spotřebu a přeměnu specifických odpadních chemikálií a materiálů z výrobních závodů, a to jak za účelem snížení produkce CO2/znečištění, tak i za účelem vytváření ziskových odpadních vedlejších produktů. 
    • Více výzkumu a financování přírodních řešení pro zachycování uhlíkových emisí.
    • Některé výrobní společnosti spolupracují s firmami zabývajícími se technologií zachycování uhlíku, aby přešly na zelené technologie a vybíraly slevy na dani z uhlíku.
    • Více startupů a organizací zaměřujících se na sekvestraci uhlíku prostřednictvím biologických procesů, včetně hnojení oceánem železem a zalesňování.
    • Využití technologií strojového učení pro zefektivnění růstu bakterií a optimalizaci výstupu.
    • Vlády spolupracují s výzkumnými institucemi, aby nalezly další bakterie zachycující uhlík, které by splnily své čisté nulové závazky do roku 2050.

    Otázky k zamyšlení

    • Jaké jsou další potenciální výhody používání přírodních řešení k řešení emisí uhlíku?
    • Jak vaše země řeší své uhlíkové emise?

    Statistikové reference

    Následující populární a institucionální odkazy byly uvedeny pro tento náhled: