Bakterien und CO2: Die Kraft kohlenstofffressender Bakterien nutzen

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Bakterien und CO2: Die Kraft kohlenstofffressender Bakterien nutzen

Bakterien und CO2: Die Kraft kohlenstofffressender Bakterien nutzen

Untertiteltext
Wissenschaftler entwickeln Verfahren, die Bakterien dazu anregen, mehr Kohlenstoffemissionen aus der Umwelt aufzunehmen.
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      Quantumrun-Vorausschau
    • 1. Dezember 2022

    Zusammenfassung der Einblicke

    Die Fähigkeit von Algen, Kohlenstoff zu absorbieren, könnte eines der wertvollsten Instrumente zur Eindämmung des Klimawandels sein. Wissenschaftler untersuchen seit langem diesen natürlichen Prozess, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren und umweltfreundliche Biokraftstoffe herzustellen. Zu den langfristigen Auswirkungen dieser Entwicklung könnten eine verstärkte Forschung zu Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und der Einsatz künstlicher Intelligenz zur Manipulation des Bakterienwachstums gehören.

    Bakterien und CO2-Kontext

    Es gibt mehrere Methoden, Kohlendioxid (CO2) aus der Luft zu entfernen; Die Trennung des Kohlenstoffstroms von anderen Gasen und Schadstoffen ist jedoch kostspielig. Die nachhaltigere Lösung ist die Kultivierung von Bakterien wie Algen, die durch Photosynthese Energie erzeugen, indem sie CO2, Wasser und Sonnenlicht verbrauchen. Wissenschaftler haben mit Möglichkeiten experimentiert, diese Energie in Biokraftstoffe umzuwandeln. 

    Im Jahr 2007 schuf CO2 Solutions aus der kanadischen Stadt Quebec eine gentechnisch veränderte Art von E. coli-Bakterien, die Enzyme produzieren, um Kohlenstoff zu fressen und ihn in harmloses Bikarbonat umzuwandeln. Der Katalysator ist Teil eines Bioreaktorsystems, das erweitert werden kann, um Emissionen aus Kraftwerken aufzufangen, die fossile Brennstoffe verwenden.

    Seitdem haben sich Technologie und Forschung weiterentwickelt. Im Jahr 2019 hat das US-Unternehmen Hypergiant Industries den Eos Bioreactor entwickelt. Das Gadget ist 3 x 3 x 7 cm (90 x 90 x 210 Fuß) groß. Es soll in städtischen Umgebungen aufgestellt werden, wo es Kohlenstoff aus der Luft aufnimmt und bindet und gleichzeitig saubere Biokraftstoffe produziert, die möglicherweise den COXNUMX-Fußabdruck eines Gebäudes reduzieren können. 

    Der Reaktor verwendet Mikroalgen, eine Art, die als Chlorella Vulgaris bekannt ist, und soll weit mehr CO2 aufnehmen als jede andere Pflanze. Die Algen wachsen in einem Röhrensystem und einem Reservoir innerhalb des Geräts, das mit Luft gefüllt und künstlichem Licht ausgesetzt ist, und gibt der Pflanze das, was sie zum Wachsen und zur Produktion von Biokraftstoffen zum Sammeln benötigt. Laut Hypergiant Industries ist der Eos-Bioreaktor 400-mal effektiver bei der Kohlenstoffbindung als Bäume. Diese Funktion ist auf die maschinelle Lernsoftware zurückzuführen, die den Algenwachstumsprozess überwacht, einschließlich der Verwaltung von Licht, Temperaturen und pH-Werten für maximale Leistung.

    Störende Wirkung

    Industrielle Materialien wie Aceton und Isopropanol (IPA) haben einen weltweiten Gesamtmarkt von über 10 Milliarden US-Dollar. Aceton und Isopropanol sind ein weit verbreitetes Desinfektionsmittel und Antiseptikum. Es ist die Grundlage für eine der beiden von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfohlenen Desinfektionsformulierungen, die hochwirksam gegen SARS-CoV-2 sind. Aceton ist auch ein Lösungsmittel für viele Polymere und synthetische Fasern, verdünnendes Polyesterharz, Reinigungsgeräte und Nagellackentferner. Aufgrund ihrer Massenproduktion gehören diese Chemikalien zu den größten Kohlenstoffemittenten.

    Im Jahr 2022 haben sich Forscher der Northwestern University in Illinois mit dem Kohlenstoffrecyclingunternehmen Lanza Tech zusammengetan, um herauszufinden, wie Bakterien Abfall-CO2 abbauen und in wertvolle Industriechemikalien umwandeln können. Die Forscher verwendeten Werkzeuge der synthetischen Biologie, um ein Bakterium, Clostridium autoethanogenum (ursprünglich bei LanzaTech entwickelt), neu zu programmieren, um Aceton und IPA durch Gasfermentation nachhaltiger herzustellen.

    Diese Technologie eliminiert Treibhausgase aus der Atmosphäre und verwendet keine fossilen Brennstoffe zur Herstellung von Chemikalien. Die Lebenszyklusanalyse des Teams zeigte, dass die CO160-negative Plattform, wenn sie in großem Maßstab eingesetzt wird, das Potenzial hat, die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu anderen Methoden um XNUMX Prozent zu reduzieren. Die Forschungsteams gehen davon aus, dass die entwickelten Stämme und die Fermentationstechnik im Maßstab skaliert werden können. Wissenschaftler könnten den Prozess auch nutzen, um schnellere Verfahren zur Herstellung anderer wichtiger Chemikalien zu formulieren.

    Auswirkungen von Bakterien und CO2

    Weitere Auswirkungen der Verwendung von Bakterien zur Abscheidung von CO2 können Folgendes umfassen: 

    • Unternehmen in verschiedenen Schwerindustrien beauftragen biowissenschaftliche Firmen mit biotechnologischen Algen, die darauf spezialisiert werden können, die spezifischen Abfallchemikalien und -materialien aus Produktionsanlagen zu verbrauchen und umzuwandeln, um sowohl den CO2-/Umweltausstoß zu reduzieren als auch rentable Abfallnebenprodukte zu erzeugen. 
    • Mehr Forschung und Finanzierung für natürliche Lösungen zur Abscheidung von Kohlenstoffemissionen.
    • Einige produzierende Unternehmen arbeiten mit Technologieunternehmen zur COXNUMX-Abscheidung zusammen, um auf grüne Technologien umzusteigen und COXNUMX-Steuernachlässe zu erhalten.
    • Mehr Start-ups und Organisationen, die sich auf die Kohlenstoffbindung durch biologische Prozesse konzentrieren, einschließlich der Eisendüngung und Aufforstung der Ozeane.
    • Der Einsatz von maschinellen Lerntechnologien, um das Bakterienwachstum zu rationalisieren und die Leistung zu optimieren.
    • Regierungen, die mit Forschungseinrichtungen zusammenarbeiten, um andere kohlenstoffbindende Bakterien zu finden, um ihre Netto-Null-Versprechen bis 2050 zu erfüllen.

    Fragen zu berücksichtigen

    • Was sind die anderen potenziellen Vorteile der Verwendung natürlicher Lösungen zur Verringerung der COXNUMX-Emissionen?
    • Wie geht Ihr Land mit seinen COXNUMX-Emissionen um?

    Insight-Referenzen

    Für diesen Einblick wurde auf die folgenden beliebten und institutionellen Links verwiesen: