Bakteria dan CO2: Memanfaatkan kuasa bakteria pemakan karbon

KREDIT GAMBAR:
Kredit Image
iStock

Bakteria dan CO2: Memanfaatkan kuasa bakteria pemakan karbon

Bakteria dan CO2: Memanfaatkan kuasa bakteria pemakan karbon

Teks subtajuk
Para saintis sedang membangunkan proses yang menggalakkan bakteria menyerap lebih banyak pelepasan karbon daripada alam sekitar.
    • Pengarang
    • Nama pengarang
      Quantumrun Foresight
    • Disember 1, 2022

    Ringkasan cerapan

    Keupayaan penyerapan karbon alga boleh menjadi salah satu alat yang paling berharga dalam mengurangkan perubahan iklim. Para saintis telah lama mengkaji proses semula jadi ini untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan mencipta biofuel mesra alam. Implikasi jangka panjang perkembangan ini boleh termasuk peningkatan penyelidikan mengenai teknologi penangkapan karbon dan penggunaan kecerdasan buatan untuk memanipulasi pertumbuhan bakteria.

    Bakteria dan konteks CO2

    Terdapat beberapa kaedah untuk mengeluarkan karbon dioksida (CO2) dari udara; bagaimanapun, mengasingkan aliran karbon daripada gas dan bahan pencemar lain adalah mahal. Penyelesaian yang lebih mampan ialah memupuk bakteria, seperti alga, yang menghasilkan tenaga melalui fotosintesis dengan mengambil CO2, air dan cahaya matahari. Para saintis telah bereksperimen dengan cara untuk mengubah tenaga ini menjadi biofuel. 

    Pada tahun 2007, Penyelesaian CO2 Bandaraya Quebec Kanada mencipta jenis bakteria E. coli yang direka bentuk secara genetik yang menghasilkan enzim untuk memakan karbon dan mengubahnya menjadi bikarbonat, yang tidak berbahaya. Pemangkin adalah sebahagian daripada sistem bioreaktor yang mungkin diperluaskan untuk menangkap pelepasan daripada loji kuasa yang menggunakan bahan api fosil.

    Sejak itu, teknologi dan penyelidikan telah maju. Pada 2019, syarikat AS Hypergiant Industries mencipta Eos Bioreactor. Alat ini bersaiz 3 x 3 x 7 kaki (90 x 90 x 210 cm). Ia bertujuan untuk diletakkan di persekitaran bandar di mana ia menangkap dan mengasingkan karbon daripada udara sambil menghasilkan biofuel bersih yang berpotensi mengurangkan jejak karbon bangunan. 

    Reaktor itu menggunakan mikroalga, spesies yang dikenali sebagai Chlorella Vulgaris, dan dikatakan menyerap lebih banyak CO2 berbanding tumbuhan lain. Alga tumbuh di dalam sistem tiub dan takungan dalam alat, dipenuhi dengan udara dan terdedah kepada cahaya buatan, memberikan tumbuhan apa yang diperlukan untuk membesar dan menghasilkan biofuel untuk pengumpulan. Menurut Hypergiant Industries, Eos Bioreactor adalah 400 kali lebih berkesan untuk menangkap karbon daripada pokok. Ciri ini disebabkan oleh perisian pembelajaran mesin yang mengawasi proses pertumbuhan alga, termasuk mengurus cahaya, suhu dan tahap pH untuk output maksimum.

    Kesan yang mengganggu

    Bahan perindustrian, seperti aseton dan isopropanol (IPA), mempunyai jumlah pasaran global melebihi $10 bilion USD. Aseton dan isopropanol adalah pembasmi kuman dan antiseptik yang digunakan secara meluas. Ia adalah asas kepada salah satu daripada dua formulasi sanitizer yang disyorkan oleh Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO), yang sangat berkesan terhadap SARS-CoV-2. Aseton juga merupakan pelarut untuk banyak polimer dan gentian sintetik, resin poliester penipisan, peralatan pembersihan, dan penanggal pengilat kuku. Kerana pengeluaran pukal mereka, bahan kimia ini adalah sebahagian daripada pemancar karbon terbesar.

    Pada 2022, penyelidik dari Northwestern University di Illinois bekerjasama dengan firma kitar semula karbon Lanza Tech untuk melihat cara bakteria boleh memecahkan sisa CO2 dan mengubahnya menjadi bahan kimia industri yang berharga. Para penyelidik menggunakan alat biologi sintetik untuk memprogram semula bakteria, Clostridium autoethanogenum (asalnya direka di LanzaTech), untuk menjadikan aseton dan IPA lebih mampan melalui penapaian gas.

    Teknologi ini menghapuskan gas rumah hijau dari atmosfera dan tidak menggunakan bahan api fosil untuk mencipta bahan kimia. Analisis kitaran hayat pasukan menunjukkan bahawa platform karbon-negatif, jika diterima pakai secara besar-besaran, berpotensi untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau sebanyak 160 peratus berbanding kaedah lain. Pasukan penyelidik menjangkakan bahawa strain dan teknik penapaian yang dibangunkan akan dapat ditingkatkan. Para saintis juga mungkin menggunakan proses itu untuk merumuskan prosedur yang lebih cepat untuk mencipta bahan kimia penting yang lain.

    Implikasi bakteria dan CO2

    Implikasi yang lebih luas menggunakan bakteria untuk menangkap CO2 mungkin termasuk: 

    • Syarikat dalam pelbagai industri berat yang mengontrak firma biosains kepada alga bioengineer yang boleh mengkhususkan diri untuk menggunakan dan menukar bahan kimia dan bahan buangan khusus daripada loji pengeluaran, kedua-duanya untuk mengurangkan pengeluaran CO2/pencemaran dan untuk menghasilkan produk sampingan sisa yang menguntungkan. 
    • Lebih banyak penyelidikan dan pembiayaan untuk penyelesaian semula jadi untuk menangkap pelepasan karbon.
    • Sesetengah syarikat pembuatan bekerjasama dengan firma teknologi penangkap karbon untuk beralih kepada teknologi hijau dan mengutip rebat cukai karbon.
    • Lebih banyak syarikat pemula dan organisasi memfokuskan pada penyerapan karbon melalui proses biologi, termasuk persenyawaan besi laut dan penanaman semula hutan.
    • Penggunaan teknologi pembelajaran mesin untuk menyelaraskan pertumbuhan bakteria dan mengoptimumkan output.
    • Kerajaan bekerjasama dengan institusi penyelidikan untuk mencari bakteria penangkap karbon lain bagi memenuhi ikrar sifar bersih mereka menjelang 2050.

    Soalan yang perlu dipertimbangkan

    • Apakah faedah lain yang berpotensi menggunakan penyelesaian semula jadi untuk menangani pelepasan karbon?
    • Bagaimanakah negara anda menangani pelepasan karbonnya?

    Rujukan wawasan

    Pautan popular dan institusi berikut telah dirujuk untuk cerapan ini: