बैक्टीरिया और CO2: कार्बन खाने वाले बैक्टीरिया की शक्ति का उपयोग करना

• लेखक:
• लेखक का नाम

  क्वांटमरन दूरदर्शिता
• दिसम्बर 1/2022

अंतर्दृष्टि सारांश

जलवायु परिवर्तन को कम करने में शैवाल की कार्बन-अवशोषित क्षमता सबसे मूल्यवान उपकरणों में से एक हो सकती है। ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने और पर्यावरण के अनुकूल जैव ईंधन बनाने के लिए वैज्ञानिक लंबे समय से इस प्राकृतिक प्रक्रिया का अध्ययन कर रहे हैं। इस विकास के दीर्घकालिक प्रभावों में कार्बन कैप्चर प्रौद्योगिकियों पर बढ़े हुए शोध और बैक्टीरिया के विकास में हेरफेर करने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग शामिल हो सकता है।

बैक्टीरिया और CO2 संदर्भ

हवा से कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को हटाने के कई तरीके हैं; हालाँकि, कार्बन प्रवाह को अन्य गैसों और प्रदूषकों से अलग करना महंगा है। अधिक स्थायी समाधान बैक्टीरिया की खेती कर रहा है, जैसे कि शैवाल, जो CO2, पानी और सूर्य के प्रकाश का उपभोग करके प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऊर्जा का उत्पादन करते हैं। वैज्ञानिक इस ऊर्जा को जैव ईंधन में बदलने के तरीकों का प्रयोग कर रहे हैं। 

2007 में, कनाडा के क्यूबेक सिटी के CO2 सॉल्यूशंस ने आनुवंशिक रूप से इंजीनियर प्रकार के ई. कोलाई बैक्टीरिया का निर्माण किया जो कार्बन खाने के लिए एंजाइम का उत्पादन करते हैं और इसे बाइकार्बोनेट में बदल देते हैं, जो हानिरहित है। उत्प्रेरक एक बायोरिएक्टर प्रणाली का हिस्सा है जिसे जीवाश्म ईंधन का उपयोग करने वाले बिजली संयंत्रों से उत्सर्जन को पकड़ने के लिए विस्तारित किया जा सकता है।

तब से, प्रौद्योगिकी और अनुसंधान उन्नत हुए हैं। 2019 में अमेरिकी कंपनी Hypergiant Industries ने Eos बायोरिएक्टर बनाया। गैजेट का आकार 3 x 3 x 7 फीट (90 x 90 x 210 सेमी) है। इसे शहरी सेटिंग में रखने का इरादा है, जहां यह स्वच्छ जैव ईंधन का उत्पादन करते हुए हवा से कार्बन को पकड़ता है और अलग करता है जो किसी इमारत के कार्बन पदचिह्न को संभावित रूप से कम कर सकता है। 

रिएक्टर माइक्रोएल्गे का उपयोग करता है, जिसे क्लोरेला वल्गारिस के रूप में जाना जाता है, और कहा जाता है कि यह किसी भी अन्य पौधे की तुलना में कहीं अधिक CO2 को अवशोषित करता है। शैवाल एक ट्यूब सिस्टम के अंदर बढ़ता है और गैजेट के भीतर जलाशय, हवा से भरा होता है और कृत्रिम प्रकाश के संपर्क में आता है, जिससे पौधे को बढ़ने और संग्रह के लिए जैव ईंधन का उत्पादन करने की आवश्यकता होती है। हाइपरजायंट इंडस्ट्रीज के अनुसार, ईओएस बायोरिएक्टर पेड़ों की तुलना में कार्बन को पकड़ने में 400 गुना अधिक प्रभावी है। यह सुविधा मशीन लर्निंग सॉफ़्टवेयर के कारण है जो अधिकतम उत्पादन के लिए प्रकाश, तापमान और पीएच स्तर के प्रबंधन सहित शैवाल-बढ़ती प्रक्रिया की देखरेख करता है।

विघटनकारी प्रभाव

एसीटोन और आइसोप्रोपेनॉल (आईपीए) जैसी औद्योगिक सामग्री का कुल वैश्विक बाजार 10 अरब अमेरिकी डॉलर से अधिक का है। एसीटोन और आइसोप्रोपेनोल एक कीटाणुनाशक और एंटीसेप्टिक हैं जो व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। यह विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO) के दो अनुशंसित सैनिटाइज़र योगों में से एक का आधार है, जो SARS-CoV-2 के खिलाफ अत्यधिक प्रभावी हैं। एसीटोन कई पॉलिमर और सिंथेटिक फाइबर, पतले पॉलिएस्टर राल, सफाई उपकरण और नेल पॉलिश रिमूवर के लिए भी एक विलायक है। उनके थोक उत्पादन के कारण, ये रसायन कुछ सबसे बड़े कार्बन उत्सर्जक हैं।

2022 में, इलिनोइस में नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने कार्बन रीसाइक्लिंग फर्म लैंज़ा टेक के साथ भागीदारी की, यह देखने के लिए कि बैक्टीरिया अपशिष्ट CO2 को कैसे तोड़ सकते हैं और इसे मूल्यवान औद्योगिक रसायनों में बदल सकते हैं। शोधकर्ताओं ने गैस किण्वन के माध्यम से एसीटोन और आईपीए को अधिक टिकाऊ बनाने के लिए एक जीवाणु, क्लॉस्ट्रिडियम ऑटोएथेनोजेनम (मूल रूप से लैंज़ाटेक में डिज़ाइन किया गया) को पुन: प्रोग्राम करने के लिए सिंथेटिक जीव विज्ञान उपकरण का उपयोग किया।

यह तकनीक वातावरण से ग्रीनहाउस गैसों को खत्म करती है और रसायन बनाने के लिए जीवाश्म ईंधन का उपयोग नहीं करती है। टीम के जीवन-चक्र विश्लेषण से पता चला है कि कार्बन-नकारात्मक मंच, यदि बड़े पैमाने पर अपनाया जाता है, तो अन्य तरीकों की तुलना में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को 160 प्रतिशत तक कम करने की क्षमता है। अनुसंधान दल उम्मीद करते हैं कि विकसित उपभेद और किण्वन तकनीक बड़े पैमाने पर करने में सक्षम होंगे। वैज्ञानिक अन्य आवश्यक रसायनों को बनाने के लिए त्वरित प्रक्रिया तैयार करने के लिए भी इस प्रक्रिया का उपयोग कर सकते हैं।

बैक्टीरिया और CO2 के निहितार्थ

CO2 को पकड़ने के लिए बैक्टीरिया का उपयोग करने के व्यापक प्रभाव में शामिल हो सकते हैं: 

• विविध भारी उद्योगों में कंपनियां बायोसाइंस फर्मों को बायोइन्जीनियर शैवाल से अनुबंधित करती हैं जिन्हें उत्पादन संयंत्रों से विशिष्ट अपशिष्ट रसायनों और सामग्रियों का उपभोग करने और परिवर्तित करने के लिए विशेषीकृत किया जा सकता है, दोनों CO2/प्रदूषण उत्पादन को कम करने और लाभदायक अपशिष्ट उपोत्पाद बनाने के लिए। 
• कार्बन उत्सर्जन को पकड़ने के लिए प्राकृतिक समाधानों के लिए अधिक शोध और धन।
• कुछ निर्माण कंपनियाँ कार्बन-कैप्चर तकनीक फर्मों के साथ साझेदारी कर रही हैं ताकि हरित प्रौद्योगिकियों में परिवर्तन किया जा सके और कार्बन टैक्स छूट एकत्र की जा सके।
• अधिक स्टार्टअप और संगठन समुद्री लौह निषेचन और वनीकरण सहित जैविक प्रक्रियाओं के माध्यम से कार्बन पृथक्करण पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।
• बैक्टीरिया के विकास को सुव्यवस्थित करने और आउटपुट को अनुकूलित करने के लिए मशीन लर्निंग तकनीकों का उपयोग।
• 2050 तक अपने शुद्ध शून्य प्रतिज्ञाओं को पूरा करने के लिए अन्य कार्बन-कैप्चरिंग बैक्टीरिया खोजने के लिए अनुसंधान संस्थानों के साथ भागीदारी करने वाली सरकारें।

विचार करने के लिए प्रश्न

• कार्बन उत्सर्जन को संबोधित करने के लिए प्राकृतिक समाधानों का उपयोग करने के अन्य संभावित लाभ क्या हैं?
• आपका देश अपने कार्बन उत्सर्जन को कैसे संबोधित कर रहा है?