जीवाणू आणि CO2: कार्बन खाणार्‍या जीवाणूंची शक्ती वापरणे

• लेखक बद्दल:
• लेखक नाव

  Quantumrun दूरदृष्टी
• डिसेंबर 1, 2022

अंतर्दृष्टी सारांश

एकपेशीय वनस्पतीची कार्बन-शोषक क्षमता हे हवामान बदल कमी करण्यासाठी सर्वात मौल्यवान साधनांपैकी एक असू शकते. हरितगृह वायू उत्सर्जन कमी करण्यासाठी आणि पर्यावरणास अनुकूल जैवइंधन तयार करण्यासाठी शास्त्रज्ञांनी या नैसर्गिक प्रक्रियेचा दीर्घकाळ अभ्यास केला आहे. या विकासाच्या दीर्घकालीन परिणामांमध्ये कार्बन कॅप्चर तंत्रज्ञानावरील वाढीव संशोधन आणि जीवाणूंच्या वाढीमध्ये फेरफार करण्यासाठी कृत्रिम बुद्धिमत्तेचा वापर यांचा समावेश असू शकतो.

बॅक्टेरिया आणि CO2 संदर्भ

हवेतून कार्बन डायऑक्साइड (CO2) काढून टाकण्याच्या अनेक पद्धती आहेत; तथापि, इतर वायू आणि प्रदूषकांपासून कार्बन प्रवाह वेगळे करणे महाग आहे. अधिक टिकाऊ उपाय म्हणजे जीवाणूंची लागवड करणे, जसे की एकपेशीय वनस्पती, जे CO2, पाणी आणि सूर्यप्रकाश वापरून प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे ऊर्जा निर्माण करतात. या ऊर्जेचे जैवइंधनामध्ये रूपांतर करण्याच्या पद्धतींवर शास्त्रज्ञ प्रयोग करत आहेत. 

2007 मध्ये, कॅनडाच्या क्यूबेक सिटीच्या CO2 सोल्युशन्सने अनुवांशिकरित्या इंजिनीयर केलेला ई. कोलाई बॅक्टेरिया तयार केला जो कार्बन खाण्यासाठी एंजाइम तयार करतो आणि त्याचे बायकार्बोनेटमध्ये रूपांतर करतो, जे निरुपद्रवी आहे. उत्प्रेरक हा बायोरिएक्टर प्रणालीचा भाग आहे ज्याचा विस्तार जीवाश्म इंधन वापरणार्‍या पॉवर प्लांटमधून उत्सर्जन कॅप्चर करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

तेव्हापासून तंत्रज्ञान आणि संशोधन प्रगत झाले. 2019 मध्ये, यूएस कंपनी Hypergiant Industries ने Eos Bioreactor तयार केले. गॅझेट 3 x 3 x 7 फूट (90 x 90 x 210 सेमी) आकाराचे आहे. हे शहरी सेटिंग्जमध्ये ठेवण्याचा हेतू आहे जिथे ते हवेतून कार्बन कॅप्चर करते आणि वेगळे करते आणि स्वच्छ जैवइंधन तयार करते ज्यामुळे इमारतीचा कार्बन फूटप्रिंट संभाव्यतः कमी होऊ शकतो. 

अणुभट्टी क्लोरेला वल्गारिस या नावाने ओळखली जाणारी एक प्रजाती मायक्रोएल्गी वापरते आणि इतर कोणत्याही वनस्पतीपेक्षा जास्त CO2 शोषते असे म्हटले जाते. एकपेशीय वनस्पती गॅझेटमधील ट्यूब प्रणाली आणि जलाशयाच्या आत वाढतात, हवेने भरलेले असतात आणि कृत्रिम प्रकाशाच्या संपर्कात येतात, ज्यामुळे वनस्पतीला वाढण्यासाठी आणि संग्रहासाठी जैवइंधन तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेले घटक मिळतात. Hypergiant Industries च्या मते, Eos बायोरिएक्टर झाडांपेक्षा कार्बन पकडण्यासाठी 400 पट अधिक प्रभावी आहे. हे वैशिष्ट्य मशीन लर्निंग सॉफ्टवेअरमुळे आहे जे जास्तीत जास्त उत्पादनासाठी प्रकाश, तापमान आणि pH पातळी व्यवस्थापित करण्यासह एकपेशीय वनस्पतींच्या वाढीच्या प्रक्रियेवर देखरेख करते.

व्यत्यय आणणारा प्रभाव

एसीटोन आणि आयसोप्रोपॅनॉल (IPA) सारख्या औद्योगिक साहित्याची एकूण जागतिक बाजारपेठ $10 अब्ज USD पेक्षा जास्त आहे. एसीटोन आणि आयसोप्रोपॅनॉल हे जंतुनाशक आणि जंतुनाशक आहेत जे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. जागतिक आरोग्य संघटनेने (WHO) शिफारस केलेल्या दोन सॅनिटायझर फॉर्म्युलेशनपैकी एकाचा हा आधार आहे, जे SARS-CoV-2 विरुद्ध अत्यंत प्रभावी आहेत. एसीटोन हे अनेक पॉलिमर आणि सिंथेटिक तंतू, पॉलिस्टर राळ पातळ करणे, साफसफाईची उपकरणे आणि नेल पॉलिश रिमूव्हरसाठी देखील एक सॉल्व्हेंट आहे. त्यांच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनामुळे, ही रसायने सर्वात मोठी कार्बन उत्सर्जित करणारी आहेत.

2022 मध्ये, इलिनॉयमधील नॉर्थवेस्टर्न युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांनी कार्बन रीसायकलिंग फर्म Lanza Tech सोबत भागीदारी केली जेणेकरून जीवाणू कचरा CO2 कसा तोडून त्याचे मौल्यवान औद्योगिक रसायनांमध्ये रूपांतर करू शकतात. संशोधकांनी जिवाणू, क्लोस्ट्रिडियम ऑटोएथेनोजेनम (मूळतः लॅन्झाटेक येथे डिझाइन केलेले) पुनर्प्रोग्राम करण्यासाठी सिंथेटिक जीवशास्त्र साधनांचा वापर केला, ज्यामुळे गॅस किण्वनाद्वारे एसीटोन आणि IPA अधिक शाश्वत बनले.

हे तंत्रज्ञान वातावरणातून हरितगृह वायू काढून टाकते आणि रसायने तयार करण्यासाठी जीवाश्म इंधन वापरत नाही. संघाच्या जीवन-चक्र विश्लेषणातून असे दिसून आले आहे की कार्बन-नकारात्मक प्लॅटफॉर्मचा मोठ्या प्रमाणावर अवलंब केल्यास, इतर पद्धतींच्या तुलनेत हरितगृह वायू उत्सर्जन 160 टक्क्यांनी कमी करण्याची क्षमता आहे. संशोधन कार्यसंघांना अशी अपेक्षा आहे की विकसित स्ट्रेन आणि किण्वन तंत्र वाढण्यास सक्षम असेल. शास्त्रज्ञ इतर आवश्यक रसायने तयार करण्यासाठी जलद प्रक्रिया तयार करण्यासाठी प्रक्रिया देखील वापरू शकतात.

जीवाणू आणि CO2 चे परिणाम

CO2 कॅप्चर करण्यासाठी बॅक्टेरिया वापरण्याच्या व्यापक परिणामांमध्ये हे समाविष्ट असू शकते: 

• वैविध्यपूर्ण जड उद्योगातील कंपन्या बायोसायन्स फर्म्सना बायोइंजिनियर शैवाल यांच्याशी करार करतात जे उत्पादन वनस्पतींमधून विशिष्ट टाकाऊ रसायने आणि सामग्री वापरण्यासाठी आणि रूपांतरित करण्यासाठी, CO2/प्रदूषण उत्पादन कमी करण्यासाठी आणि फायदेशीर कचरा उपउत्पादने तयार करण्यासाठी विशेष असू शकतात. 
• कार्बन उत्सर्जन कॅप्चर करण्यासाठी नैसर्गिक उपायांसाठी अधिक संशोधन आणि निधी.
• काही उत्पादन कंपन्या कार्बन-कॅप्चर टेक फर्म्ससोबत भागीदारी करत आहेत आणि ग्रीन टेक्नॉलॉजीमध्ये संक्रमण करतात आणि कार्बन कर सवलत गोळा करतात.
• अधिक स्टार्टअप्स आणि संघटना जैविक प्रक्रियांद्वारे कार्बन जप्त करण्यावर लक्ष केंद्रित करतात, ज्यात सागरी लोह फलन आणि वनीकरण यांचा समावेश आहे.
• बॅक्टेरियाची वाढ सुलभ करण्यासाठी आणि आउटपुट ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी मशीन लर्निंग तंत्रज्ञानाचा वापर.
• 2050 पर्यंत त्यांची निव्वळ शून्य प्रतिज्ञा पूर्ण करण्यासाठी इतर कार्बन-कॅप्चरिंग बॅक्टेरिया शोधण्यासाठी संशोधन संस्थांसोबत भागीदारी करणारी सरकारे.

विचारात घेण्यासारखे प्रश्न

• कार्बन उत्सर्जनासाठी नैसर्गिक उपाय वापरण्याचे इतर संभाव्य फायदे कोणते आहेत?
• तुमचा देश कार्बन उत्सर्जन कसे हाताळत आहे?