Batteri e CO2: sfruttare il potere dei batteri mangiatori di carbonio

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  Preveggenza quantistica
• Dicembre 1, 2022

Riepilogo approfondimenti

La capacità delle alghe di assorbire il carbonio potrebbe essere uno degli strumenti più preziosi per mitigare il cambiamento climatico. Gli scienziati hanno studiato a lungo questo processo naturale per ridurre le emissioni di gas serra e creare biocarburanti rispettosi dell’ambiente. Le implicazioni a lungo termine di questo sviluppo potrebbero includere una maggiore ricerca sulle tecnologie di cattura del carbonio e l’uso dell’intelligenza artificiale per manipolare la crescita dei batteri.

Contesto di batteri e CO2

Esistono diversi metodi per rimuovere l'anidride carbonica (CO2) dall'aria; tuttavia, separare il flusso di carbonio da altri gas e inquinanti è costoso. La soluzione più sostenibile è coltivare batteri, come le alghe, che producono energia tramite la fotosintesi consumando CO2, acqua e luce solare. Gli scienziati hanno sperimentato modi per trasformare questa energia in biocarburanti. 

Nel 2007, la CO2 Solutions di Quebec City in Canada ha creato un tipo geneticamente modificato di batteri E. coli che producono enzimi per mangiare il carbonio e trasformarlo in bicarbonato, che è innocuo. Il catalizzatore fa parte di un sistema di bioreattore che può essere ampliato per catturare le emissioni delle centrali elettriche che utilizzano combustibili fossili.

Da allora, la tecnologia e la ricerca sono progredite. Nel 2019, la società statunitense Hypergiant Industries ha creato Eos Bioreactor. Il gadget misura 3 x 3 x 7 cm (90 x 90 x 210 piedi). È destinato a essere collocato in contesti urbani dove cattura e sequestra il carbonio dall'aria producendo biocarburanti puliti che possono potenzialmente ridurre l'impronta di carbonio di un edificio. 

Il reattore utilizza microalghe, una specie nota come Chlorella Vulgaris, e si dice che assorba molta più CO2 di qualsiasi altra pianta. Le alghe crescono all'interno di un sistema di tubi e serbatoi all'interno del gadget, riempiti d'aria ed esposti alla luce artificiale, dando alla pianta ciò di cui ha bisogno per crescere e produrre biocarburanti per la raccolta. Secondo Hypergiant Industries, il bioreattore Eos è 400 volte più efficace nel catturare il carbonio rispetto agli alberi. Questa caratteristica è dovuta al software di apprendimento automatico che supervisiona il processo di crescita delle alghe, inclusa la gestione della luce, delle temperature e dei livelli di pH per la massima resa.

Impatto dirompente

I materiali industriali, come l'acetone e l'isopropanolo (IPA), hanno un mercato globale totale di oltre $ 10 miliardi di dollari. L'acetone e l'isopropanolo sono un disinfettante e antisettico ampiamente utilizzato. È la base per una delle due formulazioni disinfettanti raccomandate dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), che sono altamente efficaci contro SARS-CoV-2. L'acetone è anche un solvente per molti polimeri e fibre sintetiche, resina poliestere diluente, attrezzature per la pulizia e solvente per unghie. A causa della loro produzione in massa, queste sostanze chimiche sono tra le maggiori emittenti di carbonio.

Nel 2022, i ricercatori della Northwestern University in Illinois hanno collaborato con la società di riciclaggio del carbonio Lanza Tech per vedere come i batteri possono abbattere la CO2 di scarto e trasformarla in preziose sostanze chimiche industriali. I ricercatori hanno utilizzato strumenti di biologia sintetica per riprogrammare un batterio, Clostridium autoethanogenum (originariamente progettato presso LanzaTech), per rendere l'acetone e l'IPA più sostenibili attraverso la fermentazione del gas.

Questa tecnologia elimina i gas serra dall'atmosfera e non utilizza combustibili fossili per creare sostanze chimiche. L'analisi del ciclo di vita del team ha mostrato che la piattaforma carbon-negative, se adottata su larga scala, ha il potenziale per ridurre le emissioni di gas serra del 160% rispetto ad altri metodi. I team di ricerca si aspettano che i ceppi sviluppati e la tecnica di fermentazione saranno in grado di espandersi. Gli scienziati potrebbero anche utilizzare il processo per formulare procedure più rapide per la creazione di altri prodotti chimici essenziali.

Implicazioni di batteri e CO2

Implicazioni più ampie dell'utilizzo di batteri per catturare la CO2 possono includere: 

• Aziende in diverse industrie pesanti che appaltano aziende bioscientifiche per la bioingegneria di alghe che possono essere specializzate per consumare e convertire i prodotti chimici e i materiali di scarto specifici dagli impianti di produzione, sia per ridurre la produzione di CO2/inquinamento sia per creare redditizi sottoprodotti di scarto. 
• Più ricerca e finanziamenti per soluzioni naturali per catturare le emissioni di carbonio.
• Alcune aziende manifatturiere collaborano con aziende tecnologiche di cattura del carbonio per passare a tecnologie verdi e riscuotere sconti sulle tasse sul carbonio.
• Più startup e organizzazioni che si concentrano sul sequestro del carbonio attraverso processi biologici, tra cui la fertilizzazione del ferro oceanico e l'imboschimento.
• L'uso di tecnologie di apprendimento automatico per semplificare la crescita dei batteri e ottimizzare la produzione.
• Governi che collaborano con istituti di ricerca per trovare altri batteri che catturano il carbonio per soddisfare i loro impegni net zero entro il 2050.

Domande da considerare

• Quali sono gli altri potenziali vantaggi dell'utilizzo di soluzioni naturali per affrontare le emissioni di carbonio?
• In che modo il tuo paese sta affrontando le sue emissioni di carbonio?