ბაქტერიები და CO2: ნახშირბადის მჭამელი ბაქტერიების ძალის გამოყენება

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• დეკემბერი 1, 2022

Insight რეზიუმე

წყალმცენარეების ნახშირბადის შთანთქმის უნარი შეიძლება იყოს ერთ-ერთი ყველაზე ღირებული ინსტრუმენტი კლიმატის ცვლილების შესამცირებლად. მეცნიერები დიდი ხანია სწავლობენ ამ ბუნებრივ პროცესს სათბურის გაზების ემისიების შესამცირებლად და ეკოლოგიურად სუფთა ბიოსაწვავის შესაქმნელად. ამ განვითარების გრძელვადიანი შედეგები შეიძლება მოიცავდეს ნახშირბადის დაჭერის ტექნოლოგიებზე კვლევების გაზრდას და ხელოვნური ინტელექტის გამოყენებას ბაქტერიების ზრდის მანიპულირებისთვის.

ბაქტერიები და CO2 კონტექსტი

ჰაერიდან ნახშირორჟანგის (CO2) მოცილების რამდენიმე მეთოდი არსებობს; თუმცა, ნახშირბადის ნაკადის გამოყოფა სხვა გაზებისა და დამაბინძურებლებისგან ძვირია. უფრო მდგრადი გამოსავალია ბაქტერიების გაშენება, როგორიცაა წყალმცენარეები, რომლებიც აწარმოებენ ენერგიას ფოტოსინთეზის გზით CO2-ის, წყლისა და მზის შუქის მოხმარებით. მეცნიერები ცდილობდნენ ამ ენერგიის ბიოსაწვად გარდაქმნის გზებს. 

2007 წელს კანადის Quebec City-ის CO2 Solutions-მა შექმნა E. coli ბაქტერიის გენეტიკურად ინჟინერიული ტიპი, რომელიც წარმოქმნის ფერმენტებს ნახშირბადის შესაჭამად და ბიკარბონატად აქცევს, რაც უვნებელია. კატალიზატორი არის ბიორეაქტორის სისტემის ნაწილი, რომელიც შეიძლება გაფართოვდეს ელექტროსადგურებიდან გამონაბოლქვის დასაჭერად, რომლებიც იყენებენ წიაღისეულ საწვავს.

მას შემდეგ ტექნოლოგია და კვლევა განვითარდა. 2019 წელს ამერიკულმა კომპანიამ Hypergiant Industries-მა შექმნა Eos Bioreactor. გაჯეტი არის 3 x 3 x 7 ფუტი (90 x 90 x 210 სმ) ზომის. იგი განკუთვნილია ურბანულ გარემოში განთავსებაზე, სადაც ის იჭერს და აკავებს ნახშირბადს ჰაერიდან, ხოლო სუფთა ბიოსაწვავს აწარმოებს, რომელსაც შეუძლია შეამციროს შენობის ნახშირბადის კვალი. 

რეაქტორი იყენებს მიკროწყალმცენარეებს, სახეობას, რომელიც ცნობილია როგორც Chlorella Vulgaris, და როგორც ამბობენ, შთანთქავს ბევრად მეტ CO2-ს, ვიდრე ნებისმიერი სხვა მცენარე. წყალმცენარეები იზრდება მილის სისტემაში და რეზერვუარში გაჯეტის შიგნით, სავსე ჰაერით და ექვემდებარება ხელოვნურ შუქს, რაც მცენარეს აძლევს იმას, რაც მას სჭირდება ზრდისა და შეგროვებისთვის ბიოსაწვავის წარმოებისთვის. Hypergiant Industries-ის თანახმად, Eos Bioreactor 400-ჯერ უფრო ეფექტურია ნახშირბადის დაჭერაში, ვიდრე ხეები. ეს ფუნქცია განპირობებულია მანქანათმცოდნეობის პროგრამით, რომელიც ზედამხედველობს წყალმცენარეების ზრდის პროცესს, მათ შორის სინათლის, ტემპერატურისა და pH დონის მართვას მაქსიმალური გამომუშავებისთვის.

დამრღვევი გავლენა

სამრეწველო მასალებს, როგორიცაა აცეტონი და იზოპროპანოლი (IPA), საერთო გლობალური ბაზარი $10 მილიარდ დოლარზე მეტია. აცეტონი და იზოპროპანოლი არის სადეზინფექციო და ანტისეპტიკური საშუალება, რომელიც ფართოდ გამოიყენება. ეს არის საფუძველი ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაციის (WHO) ორი რეკომენდებული სადეზინფექციო ფორმულირებისთვის, რომლებიც ძალზე ეფექტურია SARS-CoV-2-ის წინააღმდეგ. აცეტონი ასევე არის გამხსნელი მრავალი პოლიმერისა და სინთეზური ბოჭკოებისთვის, გამათხელებელი პოლიესტერის ფისისთვის, საწმენდი მოწყობილობებისთვის და ფრჩხილის ლაქის მოსაშორებლად. მათი მოცულობითი წარმოების გამო, ეს ქიმიკატები ნახშირბადის ზოგიერთი უმსხვილესი გამონაბოლქვია.

2022 წელს, ილინოისის ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა თანამშრომლობდნენ ნახშირბადის გადამუშავების ფირმასთან Lanza Tech-თან, რათა დაენახათ, როგორ არღვევენ ბაქტერიებს ნარჩენი CO2 და გარდაქმნიან მას ძვირფას სამრეწველო ქიმიკატებად. მკვლევარებმა გამოიყენეს სინთეზური ბიოლოგიის ხელსაწყოები ბაქტერიის, Clostridium autoethanogenum-ის (თავდაპირველად შექმნილი LanzaTech-ში) გადაპროგრამებისთვის, რათა აცეტონი და IPA უფრო მდგრადი გაეკეთებინათ გაზის ფერმენტაციის გზით.

ეს ტექნოლოგია გამორიცხავს სათბურის გაზებს ატმოსფეროდან და არ იყენებს წიაღისეულ საწვავს ქიმიური ნივთიერებების შესაქმნელად. ჯგუფის სასიცოცხლო ციკლის ანალიზმა აჩვენა, რომ ნახშირბად-უარყოფით პლატფორმას, თუ ფართო მასშტაბით იქნა მიღებული, აქვს პოტენციალი, შეამციროს სათბურის გაზების ემისიები 160 პროცენტით სხვა მეთოდებთან შედარებით. კვლევითი გუნდები იმედოვნებენ, რომ განვითარებული შტამები და დუღილის ტექნიკა გაფართოვდება. მეცნიერებმა შესაძლოა გამოიყენონ პროცესი სხვა აუცილებელი ქიმიკატების შესაქმნელად უფრო სწრაფი პროცედურების ჩამოსაყალიბებლად.

ბაქტერიების და CO2-ის გავლენა

CO2-ის დასაჭერად ბაქტერიების გამოყენების უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს: 

• კომპანიებს სხვადასხვა მძიმე ინდუსტრიაში აფორმებენ ბიომეცნიერების ფირმებს ბიოინჟინერიის წყალმცენარეების წარმოებაში, რომლებიც სპეციალიზირებულნი არიან საწარმოო ქარხნების კონკრეტული ნარჩენი ქიმიკატების და მასალების მოხმარებისა და გადაქცევისთვის, როგორც CO2/დაბინძურების გამომუშავების შესამცირებლად, ასევე ნარჩენების მომგებიანი ქვეპროდუქტების შესაქმნელად. 
• მეტი კვლევა და დაფინანსება ბუნებრივი გადაწყვეტილებებისთვის ნახშირბადის ემისიების დასაფიქსირებლად.
• ზოგიერთი მწარმოებელი კომპანია, რომელიც პარტნიორობს ნახშირბადის დაჭერის ტექნოლოგიურ ფირმებთან, გადასვლის მწვანე ტექნოლოგიებზე და შეაგროვოს ნახშირბადის გადასახადის ფასდაკლება.
• მეტი სტარტაპი და ორგანიზაცია, რომლებიც ფოკუსირებულია ნახშირბადის სეკვესტრაზე ბიოლოგიური პროცესების მეშვეობით, მათ შორის ოკეანის რკინის განაყოფიერებისა და ტყის გაშენების გზით.
• მანქანათმცოდნეობის ტექნოლოგიების გამოყენება ბაქტერიების ზრდის გასამარტივებლად და გამომუშავების ოპტიმიზაციისთვის.
• მთავრობები, რომლებიც პარტნიორობენ კვლევით ინსტიტუტებთან, რათა იპოვონ სხვა ნახშირბადის დამჭერი ბაქტერიები, რათა შეასრულონ თავიანთი წმინდა ნულოვანი დაპირებები 2050 წლისთვის.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• რა სხვა პოტენციური სარგებელი მოაქვს ბუნებრივი გადაწყვეტილებების გამოყენებას ნახშირბადის ემისიების მოსაგვარებლად?
• როგორ უმკლავდება თქვენი ქვეყანა ნახშირბადის გამოყოფას?