Бактериялар жана CO2: көмүртек жеген бактериялардын күчүн колдонуу

• Author:
• Жазуучу аты

  Quantumrun Foresight
• December 1, 2022

Кыскача түшүнүк

Балырлардын көмүртек сиңирүү жөндөмдүүлүгү климаттын өзгөрүшүн жумшартуудагы эң баалуу куралдардын бири болушу мүмкүн. Окумуштуулар парник газдарынын эмиссиясын азайтуу жана экологиялык жактан таза биоотундарды түзүү үчүн бул табигый процессти көптөн бери изилдеп келишкен. Бул өнүгүүнүн узак мөөнөттүү кесепеттери көмүртектерди кармоо технологиялары боюнча изилдөөлөрдүн көбөйүшүн жана бактериялардын өсүшүн башкаруу үчүн жасалма интеллектти колдонууну камтышы мүмкүн.

Бактериялар жана CO2 контекст

Көмүр кычкыл газын (СО2) абадан чыгаруунун бир нече ыкмалары бар; бирок көмүртек агымын башка газдардан жана булгоочу заттардан бөлүү кымбатка турат. Туруктуу чечим - бул СО2, суу жана күн нурун керектөө аркылуу фотосинтез аркылуу энергия өндүргөн балырлар сыяктуу бактерияларды өстүрүү. Окумуштуулар бул энергияны биоотунга айландыруунун жолдорун эксперимент кылып жатышат. 

2007-жылы Канаданын Квебек шаарындагы CO2 Solutions компаниясы көмүртекти жеш үчүн ферменттерди өндүргөн жана зыянсыз бикарбонатка айландырган E. coli бактериясынын генетикалык жактан иштелип чыккан түрүн жараткан. Катализатор биореактордук системанын бир бөлүгү болуп саналат, ал күйүүчү майларды колдонгон электр станцияларынан чыккан эмиссияларды кармоо үчүн кеңейтилиши мүмкүн.

Ошондон бери технология жана изилдөө өнүккөн. 2019-жылы АКШнын Hypergiant Industries компаниясы Eos Bioreactor түздү. Гаджет 3 x 3 x 7 фут (90 x 90 x 210 см) өлчөмүндө. Бул имараттын көмүртек изин азайтышы мүмкүн болгон таза биоотундарды өндүрүү менен бирге абадагы көмүртекти кармап жана секвестирлей турган шаардык шарттарга жайгаштыруу үчүн арналган. 

Реактор микробалырларды, Chlorella Vulgaris деп аталган түрдү колдонот жана башка өсүмдүктөргө караганда CO2ди көп сиңирип алат деп айтылат. Балырлар гаджеттин ичиндеги түтүк тутумунун жана резервуардын ичинде өсүп, абага толуп, жасалма жарыкка дуушар болушат, бул өсүмдүккө өсүш үчүн керектүү нерселерди берип, чогултуу үчүн биоотун чыгарат. Hypergiant Industries маалыматы боюнча, Eos биореактору бактарга караганда көмүртекти кармоодо 400 эсе эффективдүү. Бул өзгөчөлүк балырларды өстүрүү процессин көзөмөлдөгөн, анын ичинде жарыкты, температураны жана рН деңгээлин максималдуу чыгаруу үчүн башкарган машина үйрөнүү программасына байланыштуу.

Бузуучу таасир

Ацетон жана изопропанол (IPA) сыяктуу өнөр жай материалдарынын жалпы дүйнөлүк рыногу 10 миллиард доллардан ашат. Ацетон жана изопропанол – дезинфекциялоочу жана антисептик, алар кеңири колдонулат. Бул Бүткүл дүйнөлүк саламаттыкты сактоо уюмунун (ВОЗ) SARS-CoV-2ге каршы эффективдүү болгон эки сунушталган дезинфекциялоочу формуласынын бири үчүн негиз болуп саналат. Ацетон ошондой эле көптөгөн полимерлердин жана синтетикалык булалардын, суюлтуучу полиэстер чайырынын, тазалоочу жабдуулардын жана тырмакты тазалоочу үчүн эриткич болуп саналат. Алардын жапырт өндүрүлгөндүктөн, бул химиялык заттар ири көмүртек чыгаруучу болуп саналат.

2022-жылы Иллинойс штатындагы Түндүк-Батыш университетинин изилдөөчүлөрү көмүртектерди кайра иштетүүчү Lanza Tech фирмасы менен өнөктөш болуп, бактериялар CO2 калдыктарын кантип талкалап, аны баалуу өнөр жай химиялык заттарына айландырарын көрүшкөн. Изилдөөчүлөр синтетикалык биология куралдарын газ ачытуу аркылуу ацетон менен IPAны туруктуураак кылуу үчүн Clostridium autoethanogenum бактериясын (башында LanzaTechде иштелип чыккан) кайра программалоо үчүн колдонушкан.

Бул технология атмосферадан парник газдарын жок кылат жана химиялык заттарды түзүү үчүн казылып алынган отундарды колдонбойт. Команданын жашоо циклинин анализи көмүртек-терс платформа чоң масштабда кабыл алынса, башка ыкмаларга салыштырмалуу парник газдарынын эмиссиясын 160 пайызга кыскартуу мүмкүнчүлүгүнө ээ экенин көрсөттү. Изилдөө топтору иштелип чыккан штаммдардын жана ачытуу техникасынын масштабын кеңейте алат деп күтүшөт. Окумуштуулар ошондой эле башка маанилүү химиялык заттарды түзүү үчүн тез жол-жоболорун иштеп чыгуу үчүн жараянды колдонушу мүмкүн.

Бактериялардын жана CO2дин кесепеттери

CO2 кармоо үчүн бактерияларды колдонуунун кеңири кесепеттери төмөнкүлөрдү камтышы мүмкүн: 

• Ар түрдүү оор өнөр жай тармагындагы компаниялар биоинженердик балырларга биология фирмалары менен келишим түзүшөт, алар СО2/булгануу өндүрүшүн азайтуу жана пайдалуу калдыктарды пайда кылуу үчүн өндүрүштүк заводдордон белгилүү бир калдык химиялык заттарды жана материалдарды керектөө жана айландыруу үчүн адистешкен. 
• Көмүртектин эмиссиясын кармоо үчүн табигый чечимдерди көбүрөөк изилдөө жана каржылоо.
• Кээ бир өндүрүш компаниялары көмүртектүү технологиялык фирмалар менен өнөктөш болуп, жашыл технологияларга өтүү жана көмүртек салыгы боюнча жеңилдиктерди чогултушат.
• Көбүрөөк стартаптар жана уюмдар биологиялык процесстер, анын ичинде океандагы темир уруктандыруу жана токой өстүрүү аркылуу көмүртектин секвестрине көңүл бурушат.
• Бактериялардын өсүшүн оптималдаштыруу жана өндүрүштү оптималдаштыруу үчүн машина үйрөнүү технологияларын колдонуу.
• Өкмөттөр 2050-жылга карата таза нөлдүк убадаларын аткаруу үчүн башка көмүртектерди кармаган бактерияларды табуу үчүн изилдөө институттары менен өнөктөштүктө.

Карала турган суроолор

• Көмүртек чыгарууну чечүү үчүн табигый чечимдерди колдонуунун дагы кандай пайдалары бар?
• Сиздин өлкө көмүр кычкыл газынын эмиссиясын кантип чечүүдө?