Bakterije i CO2: Iskorištavanje snage bakterija koje jedu ugljik

KREDIT ZA SLIKE:
Slika kreditne
Istockphoto

Bakterije i CO2: Iskorištavanje snage bakterija koje jedu ugljik

Bakterije i CO2: Iskorištavanje snage bakterija koje jedu ugljik

Tekst podnaslova
Znanstvenici razvijaju procese koji potiču bakterije da apsorbiraju više emisija ugljika iz okoliša.
    • Autor:
    • ime autora
      Quantumrun Foresight
    • Prosinac 1, 2022

    Sažetak uvida

    Sposobnost algi da apsorbiraju ugljik mogla bi biti jedan od najvrjednijih alata za ublažavanje klimatskih promjena. Znanstvenici su dugo proučavali ovaj prirodni proces kako bi smanjili emisije stakleničkih plinova i stvorili ekološki prihvatljiva biogoriva. Dugoročne implikacije ovog razvoja mogle bi uključivati ​​pojačano istraživanje tehnologija za hvatanje ugljika i korištenje umjetne inteligencije za manipuliranje rastom bakterija.

    Kontekst bakterija i CO2

    Postoji nekoliko metoda uklanjanja ugljičnog dioksida (CO2) iz zraka; međutim, odvajanje struje ugljika od drugih plinova i zagađivača je skupo. Održivije rješenje je uzgoj bakterija, poput algi, koje proizvode energiju fotosintezom trošeći CO2, vodu i sunčevu svjetlost. Znanstvenici su eksperimentirali s načinima pretvaranja te energije u biogoriva. 

    Godine 2007. CO2 Solutions iz kanadskog Quebec Cityja stvorio je genetski modificiranu vrstu bakterije E. coli koja proizvodi enzime koji jedu ugljik i pretvaraju ga u bikarbonat, koji je bezopasan. Katalizator je dio sustava bioreaktora koji se može proširiti za hvatanje emisija iz elektrana koje koriste fosilna goriva.

    Od tada su tehnologija i istraživanje napredovali. Godine 2019. američka tvrtka Hypergiant Industries stvorila je Eos Bioreactor. Gadget je veličine 3 x 3 x 7 stopa (90 x 90 x 210 cm). Namijenjen je postavljanju u urbanim sredinama gdje hvata i izdvaja ugljik iz zraka, a istovremeno proizvodi čista biogoriva koja potencijalno mogu smanjiti ugljični otisak zgrade. 

    Reaktor koristi mikroalge, vrstu poznatu kao Chlorella Vulgaris, za koju se kaže da apsorbira mnogo više CO2 od bilo koje druge biljke. Alge rastu unutar sustava cijevi i rezervoara unutar naprave, ispunjene zrakom i izložene umjetnom svjetlu, dajući biljci ono što joj je potrebno za rast i proizvodnju biogoriva za prikupljanje. Prema Hypergiant Industries, Eos Bioreactor je 400 puta učinkovitiji u hvatanju ugljika od drveća. Ova je značajka rezultat softvera za strojno učenje koji nadzire proces uzgoja algi, uključujući upravljanje svjetlom, temperaturama i pH razinama za maksimalni učinak.

    Razarajući učinak

    Industrijski materijali, poput acetona i izopropanola (IPA), imaju ukupno globalno tržište od preko 10 milijardi USD. Aceton i izopropanol su dezinficijensi i antiseptici koji se široko koriste. To je osnova za jednu od dvije preporučene formulacije sredstava za dezinfekciju Svjetske zdravstvene organizacije (WHO), koje su vrlo učinkovite protiv SARS-CoV-2. Aceton je također otapalo za mnoge polimere i sintetička vlakna, poliesterske smole za razrjeđivanje, opremu za čišćenje i odstranjivače laka za nokte. Zbog svoje masovne proizvodnje, ove su kemikalije neke od najvećih emisija ugljika.

    Godine 2022. istraživači sa Sveučilišta Northwestern u Illinoisu udružili su se s tvrtkom za recikliranje ugljika Lanza Tech kako bi vidjeli kako bakterije mogu razgraditi otpadni CO2 i pretvoriti ga u vrijedne industrijske kemikalije. Istraživači su koristili alate sintetičke biologije za reprogramiranje bakterije, Clostridium autoethanogenum (izvorno dizajnirane u LanzaTechu), kako bi aceton i IPA postali održiviji putem plinske fermentacije.

    Ova tehnologija uklanja stakleničke plinove iz atmosfere i ne koristi fosilna goriva za stvaranje kemikalija. Timska analiza životnog ciklusa pokazala je da platforma s negativnim ugljikom, ako se usvoji u velikoj mjeri, ima potencijal smanjiti emisije stakleničkih plinova za 160 posto u usporedbi s drugim metodama. Istraživački timovi očekuju da će se razvijeni sojevi i tehnika fermentacije moći povećati. Znanstvenici bi također mogli koristiti proces za formuliranje bržih postupaka za stvaranje drugih bitnih kemikalija.

    Posljedice bakterija i CO2

    Šire implikacije korištenja bakterija za hvatanje CO2 mogu uključivati: 

    • Tvrtke u različitim teškim industrijama sklapaju ugovore s bioznanstvenim tvrtkama za bioinženjerske alge koje se mogu specijalizirati za konzumiranje i pretvorbu specifičnih otpadnih kemikalija i materijala iz proizvodnih pogona, kako za smanjenje emisije CO2/zagađenja tako i za stvaranje profitabilnih nusproizvoda otpada. 
    • Više istraživanja i financiranja za prirodna rješenja za hvatanje emisija ugljika.
    • Neke proizvodne tvrtke u partnerstvu s tehnološkim tvrtkama za hvatanje ugljika radi prelaska na zelene tehnologije i prikupljanja popusta na porez na ugljik.
    • Više startupa i organizacija koje se usredotočuju na sekvestraciju ugljika biološkim procesima, uključujući oplodnju oceana željezom i pošumljavanje.
    • Korištenje tehnologija strojnog učenja za usmjeravanje rasta bakterija i optimiziranje rezultata.
    • Vlade u partnerstvu s istraživačkim institucijama kako bi pronašle druge bakterije koje hvataju ugljik kako bi ispunile svoja obećanja o nultoj neto vrijednosti do 2050.

    Pitanja za razmatranje

    • Koje su druge potencijalne prednosti korištenja prirodnih rješenja za smanjenje emisija ugljika?
    • Kako vaša zemlja rješava svoje emisije ugljika?

    Reference uvida

    Za ovaj uvid korištene su sljedeće popularne i institucionalne veze: