Bakteri dan CO2: Memanfaatkan kekuatan bakteri pemakan karbon

• Penulis:
• nama penulis

  Pandangan ke Depan Quantumrun
• Desember 1, 2022

Ringkasan wawasan

Kemampuan alga dalam menyerap karbon bisa menjadi salah satu alat paling berharga dalam mitigasi perubahan iklim. Para ilmuwan telah lama mempelajari proses alami ini untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dan menciptakan biofuel yang ramah lingkungan. Implikasi jangka panjang dari perkembangan ini dapat mencakup peningkatan penelitian tentang teknologi penangkapan karbon dan penggunaan kecerdasan buatan untuk memanipulasi pertumbuhan bakteri.

Konteks bakteri dan CO2

Ada beberapa metode untuk menghilangkan karbon dioksida (CO2) dari udara; namun demikian, memisahkan aliran karbon dari gas dan polutan lainnya membutuhkan biaya yang mahal. Solusi yang lebih berkelanjutan adalah membudidayakan bakteri, seperti alga, yang menghasilkan energi melalui fotosintesis dengan mengonsumsi CO2, air, dan sinar matahari. Para ilmuwan telah bereksperimen dengan cara mengubah energi ini menjadi biofuel. 

Pada tahun 2007, Solusi CO2 Kota Quebec Kanada menciptakan jenis bakteri E. coli hasil rekayasa genetika yang menghasilkan enzim untuk memakan karbon dan mengubahnya menjadi bikarbonat, yang tidak berbahaya. Katalis adalah bagian dari sistem bioreaktor yang dapat diperluas untuk menangkap emisi dari pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar fosil.

Sejak itu, teknologi dan penelitian telah maju. Pada tahun 2019, perusahaan AS Hypergiant Industries menciptakan Eos Bioreactor. Gadget ini berukuran 3 x 3 x 7 kaki (90 x 90 x 210 cm). Ini dimaksudkan untuk ditempatkan di perkotaan di mana ia menangkap dan menyerap karbon dari udara sambil menghasilkan biofuel bersih yang berpotensi mengurangi jejak karbon bangunan. 

Reaktor menggunakan mikroalga, spesies yang dikenal sebagai Chlorella Vulgaris, dan dikatakan menyerap CO2 jauh lebih banyak daripada tanaman lainnya. Alga tumbuh di dalam sistem tabung dan reservoir di dalam gadget, diisi dengan udara dan terkena cahaya buatan, memberikan tanaman apa yang dibutuhkannya untuk tumbuh dan menghasilkan biofuel untuk dikumpulkan. Menurut Hypergiant Industries, Bioreaktor Eos 400 kali lebih efektif dalam menangkap karbon daripada pohon. Fitur ini berkat perangkat lunak pembelajaran mesin yang mengawasi proses pertumbuhan alga, termasuk mengatur tingkat cahaya, suhu, dan pH untuk hasil maksimal.

Dampak yang mengganggu

Bahan industri, seperti aseton dan isopropanol (IPA), memiliki total pasar global lebih dari $10 miliar USD. Aseton dan isopropanol merupakan desinfektan dan antiseptik yang banyak digunakan. Ini adalah dasar dari salah satu dari dua formulasi pembersih yang direkomendasikan Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), yang sangat efektif melawan SARS-CoV-2. Aseton juga merupakan pelarut untuk banyak polimer dan serat sintetis, resin poliester pengencer, peralatan pembersih, dan penghapus cat kuku. Karena produksi massal mereka, bahan kimia ini adalah beberapa penghasil karbon terbesar.

Pada tahun 2022, peneliti dari Northwestern University di Illinois bermitra dengan perusahaan daur ulang karbon Lanza Tech untuk melihat bagaimana bakteri dapat memecah limbah CO2 dan mengubahnya menjadi bahan kimia industri yang berharga. Para peneliti menggunakan alat biologi sintetik untuk memprogram ulang bakteri, Clostridium autoethanogenum (awalnya dirancang di LanzaTech), untuk membuat aseton dan IPA lebih berkelanjutan melalui fermentasi gas.

Teknologi ini menghilangkan gas rumah kaca dari atmosfer dan tidak menggunakan bahan bakar fosil untuk membuat bahan kimia. Analisis siklus hidup tim menunjukkan bahwa platform karbon-negatif, jika diadopsi dalam skala besar, berpotensi mengurangi emisi gas rumah kaca hingga 160 persen dibandingkan dengan metode lain. Tim peneliti berharap strain yang dikembangkan dan teknik fermentasi akan dapat ditingkatkan. Para ilmuwan mungkin juga menggunakan proses tersebut untuk merumuskan prosedur yang lebih cepat untuk membuat bahan kimia penting lainnya.

Implikasi bakteri dan CO2

Implikasi yang lebih luas dari penggunaan bakteri untuk menangkap CO2 dapat mencakup: 

• Perusahaan di berbagai industri berat mengontrak perusahaan biosains untuk bioengineer ganggang yang dapat dikhususkan untuk mengkonsumsi dan mengubah limbah bahan kimia dan bahan tertentu dari pabrik produksi, baik untuk mengurangi keluaran CO2/polusi maupun untuk menciptakan produk sampingan limbah yang menguntungkan. 
• Lebih banyak penelitian dan pendanaan untuk solusi alami untuk menangkap emisi karbon.
• Beberapa perusahaan manufaktur bermitra dengan perusahaan teknologi penangkap karbon untuk beralih ke teknologi hijau dan mengumpulkan rabat pajak karbon.
• Lebih banyak perusahaan rintisan dan organisasi yang berfokus pada penyerapan karbon melalui proses biologis, termasuk pemupukan besi laut dan penghijauan.
• Penggunaan teknologi pembelajaran mesin untuk merampingkan pertumbuhan bakteri dan mengoptimalkan hasil.
• Pemerintah bermitra dengan lembaga penelitian untuk menemukan bakteri penangkap karbon lain untuk memenuhi janji nol bersih mereka pada tahun 2050.

Pertanyaan untuk dipertimbangkan

• Apa manfaat potensial lainnya dari menggunakan solusi alami untuk mengatasi emisi karbon?
• Bagaimana negara Anda mengatasi emisi karbonnya?