Bakteríur og koltvísýringur: Nýta kraft kolefnisætur baktería

• Höfundur:
• Höfundur nafn

  Quantumrun Foresight
• Desember 1, 2022

Innsýn samantekt

Kolefnisgleypni þörunga gæti verið eitt verðmætasta tækið til að draga úr loftslagsbreytingum. Vísindamenn hafa lengi rannsakað þetta náttúrulega ferli til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og búa til umhverfisvænt lífeldsneyti. Langtímaáhrif þessarar þróunar gætu falið í sér auknar rannsóknir á kolefnisfangatækni og notkun gervigreindar til að stjórna vexti baktería.

Bakteríur og CO2 samhengi

Það eru nokkrar aðferðir til að fjarlægja koltvísýring (CO2) úr loftinu; hins vegar er kostnaðarsamt að skilja kolefnisstrauminn frá öðrum lofttegundum og mengunarefnum. Sjálfbærari lausnin er að rækta bakteríur, eins og þörunga, sem framleiða orku með ljóstillífun með því að neyta CO2, vatns og sólarljóss. Vísindamenn hafa verið að gera tilraunir með leiðir til að breyta þessari orku í lífeldsneyti. 

Árið 2007 skapaði CO2 lausnir í Kanada í Quebec City erfðabreytta tegund af E. coli bakteríum sem framleiða ensím til að borða kolefni og breyta því í bíkarbónat, sem er skaðlaust. Hvatinn er hluti af bioreactor kerfi sem gæti verið stækkað til að fanga losun frá orkuverum sem nota jarðefnaeldsneyti.

Síðan þá hefur tækni og rannsóknum fleygt fram. Árið 2019 stofnaði bandaríska fyrirtækið Hypergiant Industries Eos Bioreactor. Græjan er 3 x 3 x 7 fet (90 x 90 x 210 cm) að stærð. Það er ætlað að vera komið fyrir í þéttbýli þar sem það fangar og bindur kolefni úr loftinu á sama tíma og það framleiðir hreint lífeldsneyti sem getur hugsanlega dregið úr kolefnisfótspori byggingar. 

Kjarnakljúfurinn notar örþörunga, tegund sem kallast Chlorella Vulgaris, og er sagður taka upp mun meira CO2 en nokkur önnur planta. Þörungarnir vaxa inni í slöngukerfi og lóni innan græjunnar, fylltir af lofti og verða fyrir gerviljósi, sem gefur plöntunni það sem hún þarf til að vaxa og framleiða lífeldsneyti til söfnunar. Samkvæmt Hypergiant Industries er Eos Bioreactor 400 sinnum áhrifaríkari við að fanga kolefni en tré. Þessi eiginleiki er vegna vélanámshugbúnaðarins sem hefur umsjón með þörungaræktunarferlinu, þar á meðal að stjórna ljósi, hitastigi og pH-gildum fyrir hámarksafköst.

Truflandi áhrif

Iðnaðarefni, eins og asetón og ísóprópanól (IPA), eru með alls 10 milljarða Bandaríkjadala á heimsmarkaði. Asetón og ísóprópanól eru sótthreinsandi og sótthreinsandi efni sem er mikið notað. Það er grunnurinn að annarri af tveimur ráðlögðum hreinsiefnum Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar (WHO), sem eru mjög áhrifarík gegn SARS-CoV-2. Aseton er einnig leysir fyrir margar fjölliður og tilbúnar trefjar, þynnandi pólýester plastefni, hreinsibúnað og naglalakkeyðir. Vegna magnframleiðslu þeirra eru þessi efni einhver stærstu kolefnislosandi.

Árið 2022 tóku vísindamenn frá Northwestern háskólanum í Illinois í samstarfi við kolefnisendurvinnslufyrirtækið Lanza Tech til að sjá hvernig bakteríur geta brotið niður úrgang CO2 og breytt því í verðmæt iðnaðarefni. Rannsakendur notuðu tilbúið líffræðiverkfæri til að endurforrita bakteríu, Clostridium autoethanogenum (upphaflega hannað hjá LanzaTech), til að gera asetón og IPA sjálfbærari með gasgerjun.

Þessi tækni eyðir gróðurhúsalofttegundum úr andrúmsloftinu og notar ekki jarðefnaeldsneyti til að búa til efni. Lífsferilsgreining liðsins sýndi að kolefnisneikvæður vettvangurinn, ef hann er tekinn upp í stórum stíl, hefur möguleika á að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda um 160 prósent samanborið við aðrar aðferðir. Rannsóknarteymin búast við því að þróaðir stofnar og gerjunartækni geti stækkað. Vísindamenn gætu einnig notað ferlið til að móta hraðari aðferðir til að búa til önnur nauðsynleg efni.

Afleiðingar baktería og CO2

Víðtækari afleiðingar þess að nota bakteríur til að fanga CO2 geta verið: 

• Fyrirtæki í margvíslegri þungaiðnaði semja lífvísindafyrirtæki við lífverkfræðiþörunga sem geta verið sérhæfðir til að neyta og umbreyta tilteknum úrgangsefnum og efnum frá framleiðslustöðvum, bæði til að draga úr CO2/mengun og til að búa til arðbærar aukaafurðir úrgangs. 
• Fleiri rannsóknir og fjármögnun fyrir náttúrulegar lausnir til að fanga kolefnislosun.
• Sum framleiðslufyrirtæki eiga í samstarfi við tæknifyrirtæki sem taka kolefnisfanga til að skipta yfir í græna tækni og innheimta afslátt af kolefnisskatti.
• Fleiri sprotafyrirtæki og stofnanir sem einbeita sér að kolefnisbindingu með líffræðilegum ferlum, þar með talið járnfrjóvgun og skógrækt.
• Notkun vélanámstækni til að hagræða vexti baktería og hámarka framleiðslu.
• Ríkisstjórnir taka þátt í samstarfi við rannsóknarstofnanir til að finna aðrar kolefnisfangandi bakteríur til að uppfylla nettó núll loforð sín fyrir árið 2050.

Spurningar sem þarf að íhuga

• Hverjir eru aðrir hugsanlegir kostir þess að nota náttúrulegar lausnir til að takast á við kolefnislosun?
• Hvernig er landið þitt að takast á við kolefnislosun sína?