Bakterid ja CO2: süsinikku söövate bakterite jõu kasutamine

• Autor:
• autori nimi

  Quantumrun Foresight
• Detsember 1, 2022

Ülevaate kokkuvõte

Vetikate süsiniku neelamisvõime võib olla üks väärtuslikumaid vahendeid kliimamuutuste leevendamisel. Teadlased on seda looduslikku protsessi pikka aega uurinud, et vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid ja luua keskkonnasõbralikke biokütuseid. Selle arengu pikaajalised tagajärjed võivad hõlmata süsinikdioksiidi kogumise tehnoloogiate uurimist ja tehisintellekti kasutamist bakterite kasvu manipuleerimiseks.

Bakterite ja CO2 kontekst

Süsinikdioksiidi (CO2) õhust eemaldamiseks on mitu meetodit; süsinikuvoolu eraldamine muudest gaasidest ja saasteainetest on aga kulukas. Säästvam lahendus on bakterite, näiteks vetikate kasvatamine, mis toodavad energiat fotosünteesi teel CO2, vee ja päikesevalguse tarbimise kaudu. Teadlased on katsetanud viise, kuidas muuta see energia biokütusteks. 

2007. aastal lõi Kanada Quebec City CO2 Solutions geneetiliselt muundatud tüüpi E. coli bakterid, mis toodavad ensüüme süsiniku söömiseks ja muudavad selle kahjutuks vesinikkarbonaadiks. Katalüsaator on osa bioreaktorisüsteemist, mida saab laiendada, et koguda fossiilkütuseid kasutavate elektrijaamade heitkoguseid.

Sellest ajast alates on tehnoloogia ja teadustöö arenenud. 2019. aastal lõi USA ettevõte Hypergiant Industries Eose bioreaktori. Vidin on 3 x 3 x 7 jalga (90 x 90 x 210 cm) suur. See on ette nähtud paigutamiseks linnakeskkonda, kus see kogub ja seob õhust süsinikku, toodes samal ajal puhtaid biokütuseid, mis võivad potentsiaalselt vähendada hoone süsiniku jalajälge. 

Reaktor kasutab mikrovetikaid, liiki, mida tuntakse nime all Chlorella Vulgaris, ja väidetavalt neelab see palju rohkem CO2 kui ükski teine ​​taim. Vetikad kasvavad torusüsteemis ja vidina sees olevas reservuaaris, mis on täidetud õhuga ja puutuvad kokku kunstliku valgusega, andes taimele kasvamiseks ja kogumiseks biokütuste tootmiseks vajaliku. Hypergiant Industriesi andmetel on Eos Bioreactor süsiniku püüdmisel 400 korda tõhusam kui puud. See funktsioon on tingitud masinõppe tarkvarast, mis jälgib vetikate kasvuprotsessi, sealhulgas valguse, temperatuuri ja pH taseme haldamist maksimaalse väljundi saavutamiseks.

Häiriv mõju

Tööstuslike materjalide, nagu atsetoon ja isopropanool (IPA), ülemaailmne turg on üle 10 miljardi USA dollari. Atsetoon ja isopropanool on desinfektsiooni- ja antiseptikumid, mida kasutatakse laialdaselt. See on aluseks ühele Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) kahest soovitatud desinfitseerimisvahendist, mis on SARS-CoV-2 vastu väga tõhusad. Atsetoon on ka paljude polümeeride ja sünteetiliste kiudude, vedeldava polüestervaigu, puhastusseadmete ja küünelakieemaldaja lahusti. Oma hulgitoodangu tõttu on need kemikaalid ühed suurimad süsinikuheitjad.

2022. aastal tegid Illinoisi Northwesterni ülikooli teadlased koostööd süsiniku ringlussevõtu ettevõttega Lanza Tech, et näha, kuidas bakterid suudavad CO2 jäätmeid lagundada ja muuta need väärtuslikeks tööstuskemikaalideks. Teadlased kasutasid sünteetilise bioloogia tööriistu, et programmeerida ümber bakter Clostridium autoethanogenum (algselt disainitud LanzaTechis), et muuta atsetooni ja IPA gaasikääritamise teel säästvamaks.

See tehnoloogia kõrvaldab atmosfäärist kasvuhoonegaasid ega kasuta kemikaalide tootmiseks fossiilkütuseid. Meeskonna olelusringi analüüs näitas, et süsiniknegatiivsel platvormil on laialdaselt kasutusele võetud potentsiaal vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid 160 protsenti võrreldes teiste meetoditega. Uurimisrühmad eeldavad, et väljatöötatud tüved ja kääritamistehnikat on võimalik laiendada. Teadlased võivad seda protsessi kasutada ka muude oluliste kemikaalide loomise kiiremate protseduuride väljatöötamiseks.

Bakterite ja CO2 tagajärjed

Bakterite kasutamise laiemad tagajärjed CO2 kogumiseks võivad hõlmata järgmist: 

• Erinevates rasketööstuses tegutsevad ettevõtted, kes sõlmivad bioteaduste firmadega bioinseneri vetikaid, mis on spetsialiseerunud tootmisettevõtetest pärinevate konkreetsete kemikaalide ja materjalide tarbimiseks ja muundamiseks, et vähendada CO2/saaste väljundit ja luua tulusaid jäätmete kõrvalsaadusi. 
• Rohkem teadusuuringuid ja rahastamist looduslike lahenduste jaoks süsinikdioksiidi heitkoguste kogumiseks.
• Mõned tootmisettevõtted teevad koostööd süsinikdioksiidi kogumise tehnoloogiaettevõtetega, et minna üle rohelistele tehnoloogiatele ja koguda süsinikdioksiidi maksusoodustusi.
• Rohkem idufirmasid ja organisatsioone, kes keskenduvad süsiniku sidumisele bioloogiliste protsesside, sealhulgas ookeani rauaväetamise ja metsastamise kaudu.
• Masinõppetehnoloogiate kasutamine bakterite kasvu kiirendamiseks ja väljundi optimeerimiseks.
• Valitsused, kes teevad koostööd teadusasutustega, et leida teisi süsinikku püüdvaid baktereid, mis täidaksid 2050. aastaks oma nulllubadused.

Küsimused, mida kaaluda

• Millised muud potentsiaalsed eelised on looduslike lahenduste kasutamisel süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamiseks?
• Kuidas teie riik tegeleb süsinikdioksiidi heitkogustega?