Bakterier og CO2: Udnyttelse af kraften fra kulstofædende bakterier

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• 1. December, 2022

Oversigt over indsigt

Algernes kulstofabsorberende evner kan være et af de mest værdifulde værktøjer til at afbøde klimaændringer. Forskere har længe studeret denne naturlige proces for at reducere drivhusgasemissioner og skabe miljøvenlige biobrændstoffer. De langsigtede konsekvenser af denne udvikling kunne omfatte øget forskning i kulstoffangstteknologier og brugen af ​​kunstig intelligens til at manipulere bakterievækst.

Bakterier og CO2 sammenhæng

Der er flere metoder til at fjerne kuldioxid (CO2) fra luften; dog er det dyrt at adskille kulstofstrømmen fra andre gasser og forurenende stoffer. Den mere bæredygtige løsning er at dyrke bakterier, såsom alger, der producerer energi via fotosyntese ved at indtage CO2, vand og sollys. Forskere har eksperimenteret med måder at omdanne denne energi til biobrændstoffer. 

I 2007 skabte Canadas Quebec Citys CO2 Solutions en gensplejset type E. coli-bakterier, der producerer enzymer til at spise kulstof og omdanne det til bikarbonat, som er uskadeligt. Katalysatoren er en del af et bioreaktorsystem, der kan udvides til at opfange emissioner fra kraftværker, der bruger fossile brændstoffer.

Siden da har teknologien og forskningen gjort fremskridt. I 2019 skabte det amerikanske firma Hypergiant Industries Eos Bioreactor. Gadgetten er 3 x 3 x 7 fod (90 x 90 x 210 cm) i størrelse. Det er beregnet til at blive placeret i bymiljøer, hvor det fanger og binder kulstof fra luften, samtidig med at det producerer rene biobrændstoffer, der potentielt kan reducere en bygnings COXNUMX-fodaftryk. 

Reaktoren bruger mikroalger, en art kendt som Chlorella Vulgaris, og siges at absorbere langt mere CO2 end nogen anden plante. Algerne vokser inde i et rørsystem og et reservoir i gadgeten, fyldt med luft og udsat for kunstigt lys, hvilket giver planten det, den har brug for til at vokse og producere biobrændstoffer til indsamling. Ifølge Hypergiant Industries er Eos Bioreactor 400 gange mere effektiv til at opfange kulstof end træer. Denne funktion skyldes maskinlæringssoftwaren, der overvåger algedyrkningsprocessen, herunder styring af lys, temperaturer og pH-niveauer for maksimalt output.

Forstyrrende påvirkning

Industrielle materialer, såsom acetone og isopropanol (IPA), har et samlet globalt marked på over 10 milliarder USD. Acetone og isopropanol er et desinfektionsmiddel og antiseptisk middel, der er meget udbredt. Det er grundlaget for en af ​​Verdenssundhedsorganisationens (WHO) to anbefalede desinfektionspræparater, som er yderst effektive mod SARS-CoV-2. Acetone er også et opløsningsmiddel for mange polymerer og syntetiske fibre, tyndere polyesterharpiks, rengøringsudstyr og neglelakfjerner. På grund af deres bulkproduktion er disse kemikalier nogle af de største kulstofemittere.

I 2022 samarbejdede forskere fra Northwestern University i Illinois med kulstofgenbrugsfirmaet Lanza Tech for at se, hvordan bakterier kan nedbryde affalds-CO2 og omdanne det til værdifulde industrielle kemikalier. Forskerne brugte syntetiske biologiske værktøjer til at omprogrammere en bakterie, Clostridium autoethanogenum (oprindeligt designet hos LanzaTech), til at fremstille acetone og IPA mere bæredygtigt via gasgæring.

Denne teknologi fjerner drivhusgasser fra atmosfæren og bruger ikke fossile brændstoffer til at skabe kemikalier. Holdets livscyklusanalyse viste, at den CO160-negative platform, hvis den bliver vedtaget i stor skala, har potentialet til at reducere udledningen af ​​drivhusgasser med XNUMX procent sammenlignet med andre metoder. Forskerholdene forventer, at de udviklede stammer og fermenteringsteknik vil kunne skalere op. Forskere kan også bruge processen til at formulere hurtigere procedurer til at skabe andre vigtige kemikalier.

Implikationer af bakterier og CO2

Bredere implikationer af at bruge bakterier til at fange CO2 kan omfatte: 

• Virksomheder i forskellige tunge industrier, der kontraherer biovidenskabsfirmaer til at bioingeniøralger, der kan specialiseres til at forbruge og omdanne specifikke affaldskemikalier og materialer fra produktionsanlæg, både for at reducere CO2/forureningsoutput og for at skabe rentable affaldsbiprodukter. 
• Mere forskning og finansiering af naturlige løsninger til at opfange kulstofemissioner.
• Nogle produktionsvirksomheder samarbejder med teknologivirksomheder, der opsamler kulstof, for at gå over til grønne teknologier og indsamle kulstofafgiftsrabatter.
• Flere startups og organisationer, der fokuserer på kulstofbinding gennem biologiske processer, herunder havjernbefrugtning og skovrejsning.
• Brugen af ​​maskinlæringsteknologier til at strømline bakterievækst og optimere output.
• Regeringer samarbejder med forskningsinstitutioner for at finde andre kulstoffangende bakterier for at opfylde deres netto nul-løfter inden 2050.

Spørgsmål at overveje

• Hvad er de andre potentielle fordele ved at bruge naturlige løsninger til at håndtere kulstofemissioner?
• Hvordan håndterer dit land sine COXNUMX-emissioner?