Bakterijos ir CO2: anglį valgančių bakterijų galios panaudojimas

VAIZDO KREDITAS:
Paveikslėlio kredito
iStock

Bakterijos ir CO2: anglį valgančių bakterijų galios panaudojimas

Bakterijos ir CO2: anglį valgančių bakterijų galios panaudojimas

Paantraštės tekstas
Mokslininkai kuria procesus, skatinančius bakterijas absorbuoti daugiau anglies emisijų iš aplinkos.
    • Autorius:
    • autoriaus vardas
      Quantumrun Foresight
    • Gruodis 1, 2022

    Įžvalgos santrauka

    Dumblių gebėjimas sugerti anglį galėtų būti viena iš vertingiausių priemonių klimato kaitai švelninti. Mokslininkai jau seniai tyrinėjo šį natūralų procesą, siekdami sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą ir sukurti aplinkai nekenksmingą biokurą. Ilgalaikiai šios plėtros padariniai galėtų apimti didesnius anglies surinkimo technologijų tyrimus ir dirbtinio intelekto naudojimą manipuliuoti bakterijų augimu.

    Bakterijos ir CO2 kontekstas

    Yra keletas anglies dioksido (CO2) pašalinimo iš oro būdų; tačiau anglies srauto atskyrimas nuo kitų dujų ir teršalų kainuoja brangiai. Tvaresnis sprendimas yra auginti bakterijas, tokias kaip dumbliai, kurie fotosintezės būdu gamina energiją vartodami CO2, vandenį ir saulės šviesą. Mokslininkai eksperimentavo su būdais, kaip šią energiją paversti biokuru. 

    2007 m. Kanados Kvebeko miesto CO2 sprendimai sukūrė genetiškai modifikuotą E. coli bakterijų tipą, kuris gamina fermentus, kad suvalgytų anglį ir paverstų ją bikarbonatu, kuris yra nekenksmingas. Katalizatorius yra bioreaktoriaus sistemos dalis, kurią galima išplėsti, kad būtų užfiksuotas iškastinį kurą naudojančių elektrinių išmetamų teršalų kiekis.

    Nuo to laiko technologijos ir tyrimai pažengė į priekį. 2019 metais JAV bendrovė „Hypergiant Industries“ sukūrė „Eos“ bioreaktorių. Įtaisas yra 3 x 3 x 7 pėdų (90 x 90 x 210 cm) dydžio. Jį ketinama statyti miesto aplinkoje, kur jis surenka ir išskiria anglį iš oro, tuo pačiu gamindamas švarų biokurą, kuris gali sumažinti pastato anglies pėdsaką. 

    Reaktorius naudoja mikrodumblius, rūšis, žinomas kaip Chlorella Vulgaris, ir teigiama, kad sugeria daug daugiau CO2 nei bet kuris kitas augalas. Dumbliai auga vamzdžių sistemoje ir įtaise esančiame rezervuare, užpildytame oru ir veikiami dirbtinės šviesos, suteikdami augalui tai, ko reikia augti ir gaminti biokurą rinkimui. „Hypergiant Industries“ duomenimis, „Eos“ bioreaktorius 400 kartų efektyviau sulaiko anglį nei medžiai. Ši funkcija atsirado dėl mašininio mokymosi programinės įrangos, kuri prižiūri dumblių auginimo procesą, įskaitant šviesos, temperatūros ir pH lygio valdymą, kad būtų pasiektas didžiausias našumas.

    Trikdantis poveikis

    Pramoninių medžiagų, tokių kaip acetonas ir izopropanolis (IPA), bendra pasaulinė rinka viršija 10 milijardų JAV dolerių. Acetonas ir izopropanolis yra plačiai naudojami dezinfekciniai ir antiseptikai. Tai yra vienos iš dviejų Pasaulio sveikatos organizacijos (PSO) rekomenduojamų dezinfekavimo priemonių, kurios yra labai veiksmingos prieš SARS-CoV-2, pagrindas. Acetonas taip pat yra daugelio polimerų ir sintetinių pluoštų, ploninamosios poliesterio dervos, valymo įrangos ir nagų lako valiklio tirpiklis. Dėl masinės gamybos šios cheminės medžiagos yra vienos didžiausių anglies dioksido išmetimų.

    2022 m. Ilinojaus šiaurės vakarų universiteto mokslininkai bendradarbiavo su anglies perdirbimo įmone Lanza Tech, siekdami išsiaiškinti, kaip bakterijos gali suskaidyti CO2 atliekas ir paversti jas vertingomis pramoninėmis cheminėmis medžiagomis. Tyrėjai naudojo sintetinės biologijos įrankius, kad perprogramuotų bakteriją Clostridium autoethanogenum (iš pradžių sukurta LanzaTech), kad acetonas ir IPA būtų tvaresni per dujų fermentaciją.

    Ši technologija pašalina šiltnamio efektą sukeliančias dujas iš atmosferos ir nenaudoja iškastinio kuro cheminėms medžiagoms kurti. Grupės gyvavimo ciklo analizė parodė, kad anglies dioksido neigiama platforma, jei ji bus priimta dideliu mastu, gali sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą 160 procentų, palyginti su kitais metodais. Mokslininkų grupės tikisi, kad sukurtos padermės ir fermentacijos technika galės išplėsti. Mokslininkai taip pat gali naudoti šį procesą, kad suformuluotų greitesnes kitų esminių cheminių medžiagų kūrimo procedūras.

    Bakterijų ir CO2 poveikis

    Platesnės bakterijų naudojimo CO2 surinkimui pasekmės gali apimti: 

    • Įvairių sunkiųjų pramonės šakų įmonės, sudarančios sutartis su biomokslų įmonėmis, kad sukurtų dumblius, kurie gali būti specializuoti naudoti ir perdirbti konkrečias atliekas, chemines medžiagas ir medžiagas iš gamybos įmonių, kad sumažintų CO2 / taršos išeigą ir sukurtų pelningus šalutinius atliekų produktus. 
    • Daugiau mokslinių tyrimų ir finansavimo natūraliems anglies dvideginio išmetimo sprendimams.
    • Kai kurios gamybos įmonės bendradarbiauja su anglies dvideginio surinkimo technologijų įmonėmis, kad pereitų prie ekologiškų technologijų ir surinktų anglies dioksido mokesčio nuolaidas.
    • Daugiau naujų įmonių ir organizacijų, kurios daugiausia dėmesio skiria anglies sekvestracijai per biologinius procesus, įskaitant vandenyno geležies tręšimą ir apželdinimą mišku.
    • Mašininio mokymosi technologijų naudojimas siekiant supaprastinti bakterijų augimą ir optimizuoti produkciją.
    • Vyriausybės bendradarbiauja su mokslinių tyrimų institucijomis, kad surastų kitas anglį sulaikančių bakterijų, kurios iki 2050 m.

    Klausimai, kuriuos reikia apsvarstyti

    • Kokios kitos galimos naudos naudojant natūralius sprendimus anglies dvideginio išmetimui mažinti?
    • Kaip jūsų šalis sprendžia savo anglies dvideginio emisijas?

    Įžvalgos nuorodos

    Šioje įžvalgoje buvo nurodytos šios populiarios ir institucinės nuorodos: