બેક્ટેરિયા અને CO2: કાર્બન ખાનારા બેક્ટેરિયાની શક્તિનો ઉપયોગ

• લેખક:
• લેખક નામ

  ક્વોન્ટમરુન અગમચેતી
• ડિસેમ્બર 1, 2022

આંતરદૃષ્ટિનો સારાંશ

શેવાળની ​​કાર્બન-શોષક ક્ષમતાઓ આબોહવા પરિવર્તનને ઘટાડવામાં સૌથી મૂલ્યવાન સાધનો પૈકી એક હોઈ શકે છે. ગ્રીનહાઉસ ગેસના ઉત્સર્જનને ઘટાડવા અને પર્યાવરણને અનુકૂળ બાયોફ્યુઅલ બનાવવા માટે વૈજ્ઞાનિકોએ આ કુદરતી પ્રક્રિયાનો લાંબા સમયથી અભ્યાસ કર્યો છે. આ વિકાસની લાંબા ગાળાની અસરોમાં કાર્બન કેપ્ચર ટેક્નોલોજીઓ પર સંશોધનમાં વધારો અને બેક્ટેરિયાના વિકાસને ચાલાકી કરવા માટે કૃત્રિમ બુદ્ધિમત્તાનો ઉપયોગ શામેલ હોઈ શકે છે.

બેક્ટેરિયા અને CO2 સંદર્ભ

હવામાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) દૂર કરવાની ઘણી પદ્ધતિઓ છે; જો કે, કાર્બન પ્રવાહને અન્ય વાયુઓ અને પ્રદૂષકોથી અલગ કરવું મોંઘું છે. વધુ ટકાઉ ઉકેલ એ બેક્ટેરિયાની ખેતી છે, જેમ કે શેવાળ, જે CO2, પાણી અને સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે. વૈજ્ઞાનિકો આ ઉર્જાને બાયોફ્યુઅલમાં રૂપાંતરિત કરવાની રીતો પર પ્રયોગ કરી રહ્યા છે. 

2007 માં, કેનેડાના ક્વિબેક સિટીના CO2 સોલ્યુશન્સે આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ પ્રકારના ઇ. કોલી બેક્ટેરિયા બનાવ્યા જે કાર્બનને ખાવા માટે ઉત્સેચકો ઉત્પન્ન કરે છે અને તેને બાયકાર્બોનેટમાં ફેરવે છે, જે હાનિકારક છે. ઉત્પ્રેરક એ બાયોરિએક્ટર સિસ્ટમનો ભાગ છે જે અશ્મિભૂત ઇંધણનો ઉપયોગ કરતા પાવર પ્લાન્ટ્સમાંથી ઉત્સર્જન મેળવવા માટે વિસ્તૃત થઈ શકે છે.

ત્યારથી, ટેકનોલોજી અને સંશોધન આગળ વધ્યા છે. 2019 માં, યુએસ કંપની Hypergiant Industries એ Eos બાયોરિએક્ટર બનાવ્યું. ગેજેટનું કદ 3 x 3 x 7 ફીટ (90 x 90 x 210 cm) છે. તે શહેરી સેટિંગ્સમાં મૂકવાનો હેતુ છે જ્યાં તે હવામાંથી કાર્બન મેળવે છે અને અલગ કરે છે જ્યારે સ્વચ્છ બાયોફ્યુઅલનું ઉત્પાદન કરે છે જે બિલ્ડિંગના કાર્બન ફૂટપ્રિન્ટને સંભવિતપણે ઘટાડી શકે છે. 

રિએક્ટર માઇક્રોએલ્ગીનો ઉપયોગ કરે છે, જે ક્લોરેલા વલ્ગારિસ તરીકે ઓળખાય છે અને તે અન્ય છોડ કરતાં વધુ CO2 શોષી લે છે. શેવાળ ટ્યુબ સિસ્ટમ અને ગેજેટની અંદરના જળાશયની અંદર ઉગે છે, હવાથી ભરેલી હોય છે અને કૃત્રિમ પ્રકાશના સંપર્કમાં આવે છે, જે છોડને ઉગાડવા અને સંગ્રહ માટે જૈવ ઇંધણ ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી છે તે આપે છે. Hypergiant Industries અનુસાર, Eos બાયોરિએક્ટર વૃક્ષો કરતાં કાર્બન મેળવવામાં 400 ગણું વધુ અસરકારક છે. આ સુવિધા મશીન લર્નિંગ સોફ્ટવેરને કારણે છે જે મહત્તમ આઉટપુટ માટે પ્રકાશ, તાપમાન અને pH સ્તરનું સંચાલન સહિત શેવાળ-વધવાની પ્રક્રિયાની દેખરેખ રાખે છે.

વિક્ષેપકારક અસર

ઔદ્યોગિક સામગ્રીઓ, જેમ કે એસીટોન અને આઇસોપ્રોપાનોલ (IPA),નું કુલ વૈશ્વિક બજાર $10 બિલિયન યુએસડીથી વધુ છે. એસીટોન અને આઇસોપ્રોપાનોલ એક જંતુનાશક અને એન્ટિસેપ્ટિક છે જેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. તે વર્લ્ડ હેલ્થ ઓર્ગેનાઈઝેશન (WHO)ના બે ભલામણ કરેલ સેનિટાઈઝર ફોર્મ્યુલેશનમાંથી એકનો આધાર છે, જે SARS-CoV-2 સામે અત્યંત અસરકારક છે. એસીટોન એ ઘણા પોલિમર અને કૃત્રિમ તંતુઓ, પોલિએસ્ટર રેઝિનને પાતળા કરવા, સફાઈના સાધનો અને નેઇલ પોલીશ રીમુવર માટે દ્રાવક પણ છે. તેમના જથ્થાબંધ ઉત્પાદનને કારણે, આ રસાયણો સૌથી મોટા કાર્બન ઉત્સર્જક છે.

2022 માં, ઇલિનોઇસની નોર્થવેસ્ટર્ન યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ કાર્બન રિસાયક્લિંગ ફર્મ Lanza Tech સાથે ભાગીદારી કરી તે જોવા માટે કે કેવી રીતે બેક્ટેરિયા કચરો CO2 તોડી શકે છે અને તેને મૂલ્યવાન ઔદ્યોગિક રસાયણોમાં ફેરવી શકે છે. સંશોધકોએ કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન સાધનોનો ઉપયોગ બેક્ટેરિયમ, ક્લોસ્ટ્રિડિયમ ઓટોએથેનોજેનમ (મૂળરૂપે લેન્ઝાટેક ખાતે રચાયેલ) પુનઃપ્રોગ્રામ કરવા માટે કર્યો હતો, જેથી એસીટોન અને આઈપીએને ગેસ આથો દ્વારા વધુ ટકાઉ બનાવી શકાય.

આ ટેકનોલોજી વાતાવરણમાંથી ગ્રીનહાઉસ વાયુઓને દૂર કરે છે અને રસાયણો બનાવવા માટે અશ્મિભૂત ઇંધણનો ઉપયોગ કરતી નથી. ટીમના જીવન-ચક્ર વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે કાર્બન-નેગેટિવ પ્લેટફોર્મ, જો મોટા પાયે અપનાવવામાં આવે તો, અન્ય પદ્ધતિઓની તુલનામાં ગ્રીનહાઉસ ગેસના ઉત્સર્જનને 160 ટકા ઘટાડવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. સંશોધન ટીમો અપેક્ષા રાખે છે કે વિકસિત સ્ટ્રેન્સ અને આથો લાવવાની ટેકનિકમાં વધારો કરવામાં સક્ષમ હશે. વૈજ્ઞાનિકો આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ અન્ય આવશ્યક રસાયણો બનાવવા માટે ઝડપી પ્રક્રિયાઓ ઘડવા માટે પણ કરી શકે છે.

બેક્ટેરિયા અને CO2 ની અસરો

CO2 કેપ્ચર કરવા માટે બેક્ટેરિયાના ઉપયોગની વ્યાપક અસરોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થઈ શકે છે: 

• વિવિધ ભારે ઉદ્યોગોની કંપનીઓ બાયોસાયન્સ ફર્મ્સને બાયોએન્જિનિયર શેવાળ સાથે કરાર કરે છે જે ઉત્પાદન પ્લાન્ટમાંથી ચોક્કસ કચરાના રસાયણો અને સામગ્રીને ઉપયોગમાં લેવા અને રૂપાંતરિત કરવા માટે વિશિષ્ટ હોઈ શકે છે, બંને CO2/પ્રદૂષણનું ઉત્પાદન ઘટાડવા અને નફાકારક કચરા આડપેદાશો બનાવવા માટે. 
• કાર્બન ઉત્સર્જનને પકડવા માટે કુદરતી ઉકેલો માટે વધુ સંશોધન અને ભંડોળ.
• કેટલીક મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપનીઓ કાર્બન-કેપ્ચર ટેક કંપનીઓ સાથે ભાગીદારી કરીને ગ્રીન ટેક્નોલોજી તરફ સંક્રમણ કરે છે અને કાર્બન ટેક્સ રિબેટ એકત્રિત કરે છે.
• વધુ સ્ટાર્ટઅપ્સ અને સંગઠનો જૈવિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા કાર્બન સિક્વેસ્ટ્રેશન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જેમાં દરિયાઈ આયર્ન ગર્ભાધાન અને વનીકરણનો સમાવેશ થાય છે.
• બેક્ટેરિયાના વિકાસને સુવ્યવસ્થિત કરવા અને આઉટપુટને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે મશીન લર્નિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ.
• 2050 સુધીમાં તેમની ચોખ્ખી શૂન્ય પ્રતિજ્ઞા પૂર્ણ કરવા માટે અન્ય કાર્બન-કેપ્ચરિંગ બેક્ટેરિયા શોધવા માટે સંશોધન સંસ્થાઓ સાથે ભાગીદારી કરતી સરકારો.

ધ્યાનમાં લેવાના પ્રશ્નો

• કાર્બન ઉત્સર્જનને સંબોધવા માટે કુદરતી ઉકેલોનો ઉપયોગ કરવાના અન્ય સંભવિત ફાયદા શું છે?
• તમારો દેશ તેના કાર્બન ઉત્સર્જનને કેવી રીતે સંબોધિત કરી રહ્યો છે?