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박테리아와 CO2: 탄소를 먹는 박테리아의 힘 활용하기

과학자들은 박테리아가 환경에서 더 많은 탄소 배출을 흡수하도록 장려하는 프로세스를 개발하고 있습니다.

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퀀텀런 예측
2022 년 12 월 1 일

인사이트 요약

조류의 탄소 흡수 능력은 기후 변화를 완화하는 데 가장 귀중한 도구 중 하나가 될 수 있습니다. 과학자들은 온실가스 배출을 줄이고 환경 친화적인 바이오 연료를 만들기 위해 이러한 자연 과정을 오랫동안 연구해 왔습니다. 이러한 개발의 장기적인 영향에는 탄소 포집 기술에 대한 연구 증가와 박테리아 성장을 조작하기 위한 인공 지능의 사용이 포함될 수 있습니다.

박테리아 및 CO2 컨텍스트

공기에서 이산화탄소(CO2)를 제거하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그러나 다른 가스 및 오염 물질에서 탄소 스트림을 분리하는 데 비용이 많이 듭니다. 보다 지속 가능한 솔루션은 CO2, 물 및 햇빛을 소비하여 광합성을 통해 에너지를 생산하는 조류와 같은 박테리아를 배양하는 것입니다. 과학자들은 이 에너지를 바이오 연료로 변환하는 방법을 실험해 왔습니다.

2007년에 캐나다 퀘벡시의 CO2 솔루션은 탄소를 먹고 이를 무해한 중탄산염으로 바꾸는 효소를 생산하는 유전자 조작 대장균 박테리아를 만들었습니다. 촉매는 화석 연료를 사용하는 발전소의 배출물을 포집하기 위해 확장될 수 있는 생물 반응기 시스템의 일부입니다.

그 이후로 기술과 연구가 발전했습니다. 2019년 미국 회사인 Hypergiant Industries는 Eos Bioreactor를 만들었습니다. 가제트의 크기는 3 x 3 x 7피트(90 x 90 x 210cm)입니다. 그것은 건물의 탄소 발자국을 잠재적으로 줄일 수 있는 깨끗한 바이오 연료를 생산하면서 대기에서 탄소를 포집하고 격리하는 도시 환경에 배치되도록 의도되었습니다.

반응기는 Chlorella Vulgaris로 알려진 종인 미세조류를 사용하며 다른 어떤 식물보다 훨씬 더 많은 CO2를 흡수한다고 합니다. 조류는 공기로 채워지고 인공 조명에 노출된 가제트 내의 튜브 시스템과 저장소 내부에서 자라며 식물이 성장하고 수집을 위한 바이오 연료를 생산하는 데 필요한 것을 제공합니다. Hypergiant Industries에 따르면 Eos Bioreactor는 나무보다 탄소 포집에 400배 더 효과적입니다. 이 기능은 빛, 온도, 최대 생산량을 위한 pH 수준 관리를 포함하여 조류 성장 과정을 감독하는 기계 학습 소프트웨어 때문입니다.

파괴적 영향

아세톤 및 이소프로판올(IPA)과 같은 산업용 재료는 총 10억 달러 이상의 글로벌 시장을 가지고 있습니다. 아세톤과 이소프로판올은 널리 사용되는 소독제 및 방부제입니다. SARS-CoV-2에 대해 매우 효과적인 세계보건기구(WHO)의 두 가지 권장 소독제 제제 중 하나의 기초입니다. 아세톤은 또한 많은 중합체 및 합성 섬유, 희석제 폴리에스테르 수지, 세척 장비 및 매니큐어 제거제의 용제입니다. 대량 생산으로 인해 이러한 화학 물질은 가장 큰 탄소 배출원 중 일부입니다.

2022년 일리노이주 노스웨스턴 대학의 연구원들은 탄소 재활용 회사인 Lanza Tech와 협력하여 박테리아가 어떻게 폐 CO2를 분해하여 가치 있는 산업용 화학 물질로 바꾸는지 확인했습니다. 연구원들은 가스 발효를 통해 아세톤과 IPA를 보다 지속 가능하게 만들기 위해 합성 생물학 도구를 사용하여 박테리아인 Clostridium autoethanogenum(원래 LanzaTech에서 설계)을 재프로그래밍했습니다.

이 기술은 대기에서 온실 가스를 제거하고 화석 연료를 사용하여 화학 물질을 생성하지 않습니다. 연구팀의 라이프사이클 분석 결과, 탄소 네거티브 플랫폼이 대규모로 채택될 경우 다른 방법에 비해 온실가스 배출량을 160%까지 줄일 수 있는 잠재력이 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 개발된 균주와 발효 기술이 스케일업이 가능할 것으로 기대하고 있다. 과학자들은 또한 이 과정을 사용하여 다른 필수 화학 물질을 만들기 위한 더 빠른 절차를 공식화할 수 있습니다.

박테리아와 CO2의 의미

CO2를 포획하기 위해 박테리아를 사용하는 것의 더 넓은 의미는 다음을 포함할 수 있습니다.

CO2/오염 배출량을 줄이고 수익성 있는 폐기물 부산물을 생성하기 위해 생산 공장에서 특정 폐기물 화학 물질 및 물질을 소비하고 변환하도록 전문화될 수 있는 생명 공학 조류에 생명 과학 회사를 계약하는 다양한 중공업 회사.
탄소 배출을 포집하기 위한 천연 솔루션에 대한 더 많은 연구와 자금 지원.
일부 제조 회사는 녹색 기술로 전환하고 탄소세 환급을 받기 위해 탄소 포집 기술 회사와 협력하고 있습니다.
해양 철분 비료 및 조림을 포함한 생물학적 과정을 통한 탄소 격리에 중점을 둔 더 많은 신생 기업 및 조직.
기계 학습 기술을 사용하여 박테리아 성장을 간소화하고 생산량을 최적화합니다.
정부는 연구 기관과 협력하여 2050년까지 순 제로 서약을 이행하기 위해 다른 탄소 포획 박테리아를 찾습니다.