Квантумрун

Кредит суреті:

iStock

Бактериялар және СО2: көміртекті жейтін бактериялардың күшін пайдалану

Ғалымдар бактерияларды қоршаған ортадан көміртегі шығарындыларын көбірек сіңіруге ынталандыратын процестерді дамытуда.

автор:
Автордың аты-жөні
Кванттық болжау
Желтоқсан 1, 2022

Түсінікті қорытынды

Балдырлардың көміртекті сіңіру қабілеттері климаттың өзгеруін азайтудың ең құнды құралдарының бірі болуы мүмкін. Ғалымдар парниктік газдар шығарындыларын азайту және экологиялық таза биоотын жасау үшін бұл табиғи процесті ұзақ уақыт зерттеді. Бұл дамудың ұзақ мерзімді салдары көміртекті ұстау технологиялары бойынша зерттеулердің ұлғаюын және бактериялардың өсуін басқару үшін жасанды интеллектті пайдалануды қамтуы мүмкін.

Бактериялар және СО2 контекст

Көмірқышқыл газын (СО2) ауадан шығарудың бірнеше әдістері бар; дегенмен көміртегі ағынын басқа газдар мен ластаушы заттардан бөлу қымбатқа түседі. Неғұрлым тұрақты шешім - СО2, су және күн сәулесін тұтыну арқылы фотосинтез арқылы энергия өндіретін балдырлар сияқты бактерияларды өсіру. Ғалымдар бұл энергияны биоотынға айналдырудың жолдарын тәжірибе жасап жатыр.

2007 жылы Канаданың Квебек қаласындағы CO2 Solutions компаниясы көміртекті жеуге және оны зиянсыз бикарбонатқа айналдыруға ферменттер өндіретін E. coli бактерияларының генетикалық инженерия түрін жасады. Катализатор биореактор жүйесінің бөлігі болып табылады, ол қазбалы отынды пайдаланатын электр станцияларының шығарындыларын ұстау үшін кеңейтілуі мүмкін.

Содан бері технология мен зерттеулер алға жылжыды. 2019 жылы АҚШ-тың Hypergiant Industries компаниясы Eos биореакторын жасады. Гаджеттің өлшемі 3 x 3 x 7 фут (90 x 90 x 210 см). Ол ғимараттың көміртегі ізін азайтуы мүмкін таза биоотын өндіре отырып, ауадан көміртекті ұстап алатын және секвестр ететін қалалық жағдайларда орналастыруға арналған.

Реактор Chlorella Vulgaris деп аталатын микробалдырларды пайдаланады және кез келген басқа зауытқа қарағанда СО2 әлдеқайда көп сіңіреді дейді. Балдырлар ауамен толтырылған және жасанды жарыққа ұшыраған гаджет ішіндегі түтік жүйесі мен резервуардың ішінде өседі, бұл өсімдікке өсіруге және жинау үшін биоотын өндіруге қажет нәрсені береді. Hypergiant Industries мәліметтері бойынша, Eos биореакторы ағаштарға қарағанда көміртекті алуда 400 есе тиімді. Бұл мүмкіндік балдырларды өсіру процесін қадағалайтын, соның ішінде жарықты, температураны және рН деңгейлерін максималды өнім алу үшін басқаратын машиналық оқыту бағдарламасына байланысты.

Деструктивті әсер

Ацетон және изопропанол (IPA) сияқты өнеркәсіптік материалдардың жалпы әлемдік нарығы 10 миллиард доллардан асады. Ацетон және изопропанол - дезинфекциялаушы және антисептик, ол кеңінен қолданылады. Бұл Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДСҰ) SARS-CoV-2-ге қарсы тиімділігі жоғары екі ұсынылған дезинфекциялау құралының бірінің негізі. Ацетон сонымен қатар көптеген полимерлер мен синтетикалық талшықтарға, жұқартатын полиэфирлі шайырға, тазалауға арналған жабдыққа және лак кетіруге арналған еріткіш болып табылады. Олардың жаппай өндірілуіне байланысты бұл химиялық заттар ең үлкен көміртегі шығаратындар болып табылады.

2022 жылы Иллинойс штатындағы Солтүстік-Батыс университетінің зерттеушілері бактериялардың CO2 қалдықтарын қалай ыдырататынын және оны бағалы өнеркәсіптік химиялық заттарға айналдыра алатынын көру үшін көміртекті қайта өңдеуші Lanza Tech фирмасымен серіктес болды. Зерттеушілер газ ашыту арқылы ацетон мен IPA-ны тұрақты ету үшін Clostridium autoethanogenum бактериясын (бастапқыда LanzaTech-те жасалған) қайта бағдарламалау үшін синтетикалық биология құралдарын пайдаланды.

Бұл технология атмосферадан парниктік газдарды жояды және химиялық заттарды жасау үшін қазбалы отынды пайдаланбайды. Команданың өмірлік циклінің талдауы көміртегі-теріс платформа кең ауқымда қабылданса, басқа әдістермен салыстырғанда парниктік газдар шығарындыларын 160 пайызға азайтуға мүмкіндігі бар екенін көрсетті. Зерттеу топтары әзірленген штаммдар мен ашыту техникасы кеңейе алады деп күтеді. Ғалымдар бұл процесті басқа маңызды химиялық заттарды жасау үшін жылдамырақ процедураларды тұжырымдау үшін де пайдалана алады.

Бактериялар мен СО2 салдары

CO2 алу үшін бактерияларды қолданудың кеңірек салдары мыналарды қамтуы мүмкін:

Әртүрлі ауыр өнеркәсіптердегі компаниялар биоинженерлік балдырларға биологиялық фирмалармен келісім-шарт жасайды, олар СО2/ластану өндірісін азайту және пайдалы қалдықтарды өндіру үшін өндірістік зауыттардағы белгілі бір химиялық заттар мен материалдарды тұтынуға және түрлендіруге мамандандырылуы мүмкін.
Көміртегі шығарындыларын ұстау үшін табиғи шешімдерді көбірек зерттеу және қаржыландыру.
Кейбір өндіруші компаниялар жасыл технологияларға көшу және көміртегі салығы бойынша жеңілдіктер алу үшін көміртегі тұтынатын технологиялық фирмалармен серіктестік жасайды.
Биологиялық процестер арқылы көміртекті секвестрлеуге, соның ішінде мұхиттағы темірді ұрықтандыруға және орман өсіруге бағытталған көбірек стартаптар мен ұйымдар.
Бактериялардың өсуін жеңілдету және өнімді оңтайландыру үшін машиналық оқыту технологияларын пайдалану.
Үкіметтер 2050 жылға қарай таза нөлдік міндеттемелерін орындау үшін басқа көміртекті ұстайтын бактерияларды табу үшін зерттеу институттарымен серіктестік жасайды.