Bacteriën en CO2: gebruik maken van de kracht van koolstofetende bacteriën

• Auteur:
• auteursnaam

  Quantumrun-prognose
• 1 december 2022

Samenvatting inzicht

Het koolstofabsorberende vermogen van algen zou een van de meest waardevolle instrumenten kunnen zijn bij het beperken van de klimaatverandering. Wetenschappers hebben dit natuurlijke proces lang bestudeerd om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en milieuvriendelijke biobrandstoffen te creëren. De langetermijngevolgen van deze ontwikkeling zouden onder meer kunnen bestaan ​​uit meer onderzoek naar technologieën voor koolstofafvang en het gebruik van kunstmatige intelligentie om de groei van bacteriën te manipuleren.

Bacteriën en CO2-context

Er zijn verschillende methoden om koolstofdioxide (CO2) uit de lucht te halen; het scheiden van de koolstofstroom van andere gassen en verontreinigende stoffen is echter kostbaar. De duurzamere oplossing is het kweken van bacteriën, zoals algen, die via fotosynthese energie produceren door CO2, water en zonlicht te verbruiken. Wetenschappers hebben geëxperimenteerd met manieren om deze energie om te zetten in biobrandstoffen. 

In 2007 creëerde de Canadese stad Quebec City's CO2 Solutions een genetisch gemanipuleerde soort E. coli-bacterie die enzymen produceert om koolstof te eten en om te zetten in bicarbonaat, wat onschadelijk is. De katalysator maakt deel uit van een bioreactorsysteem dat kan worden uitgebreid om emissies op te vangen van energiecentrales die fossiele brandstoffen gebruiken.

Sindsdien zijn technologie en onderzoek vooruitgegaan. In 2019 creëerde het Amerikaanse bedrijf Hypergiant Industries de Eos Bioreactor. De gadget is 3 x 3 x 7 voet (90 x 90 x 210 cm) groot. Het is bedoeld om in stedelijke omgevingen te worden geplaatst waar het koolstof uit de lucht opvangt en vastlegt, terwijl het schone biobrandstoffen produceert die mogelijk de koolstofvoetafdruk van een gebouw kunnen verkleinen. 

De reactor maakt gebruik van microalgen, een soort die bekend staat als Chlorella Vulgaris, en zou veel meer CO2 opnemen dan enige andere plant. De algen groeien in een buissysteem en een reservoir in de gadget, gevuld met lucht en blootgesteld aan kunstlicht, waardoor de plant krijgt wat hij nodig heeft om te groeien en biobrandstoffen te produceren om te verzamelen. Volgens Hypergiant Industries is de Eos Bioreactor 400 keer effectiever in het vastleggen van koolstof dan bomen. Deze functie is te danken aan de machine learning-software die toezicht houdt op het groeiproces van algen, inclusief het beheer van licht, temperaturen en pH-niveaus voor maximale output.

Disruptieve impact

Industriële materialen, zoals aceton en isopropanol (IPA), hebben een totale wereldmarkt van meer dan 10 miljard dollar. Aceton en isopropanol zijn een veel gebruikt ontsmettingsmiddel en antisepticum. Het is de basis voor een van de twee aanbevolen ontsmettingsmiddelenformuleringen van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO), die zeer effectief zijn tegen SARS-CoV-2. Aceton is ook een oplosmiddel voor veel polymeren en synthetische vezels, verdunnende polyesterhars, reinigingsapparatuur en nagellakremover. Vanwege hun bulkproductie zijn deze chemicaliën enkele van de grootste uitstoters van koolstof.

In 2022 werkten onderzoekers van de Northwestern University in Illinois samen met koolstofrecyclingbedrijf Lanza Tech om te zien hoe bacteriën afval-CO2 kunnen afbreken en omzetten in waardevolle industriële chemicaliën. De onderzoekers gebruikten hulpmiddelen voor synthetische biologie om een ​​bacterie, Clostridium autoethanogenum (oorspronkelijk ontworpen bij LanzaTech), te herprogrammeren om aceton en IPA duurzamer te maken via gasfermentatie.

Deze technologie verwijdert broeikasgassen uit de atmosfeer en gebruikt geen fossiele brandstoffen om chemicaliën te maken. De levenscyclusanalyse van het team toonde aan dat het koolstofnegatieve platform, als het op grote schaal wordt toegepast, het potentieel heeft om de uitstoot van broeikasgassen met 160 procent te verminderen in vergelijking met andere methoden. De onderzoeksteams verwachten dat de ontwikkelde stammen en fermentatietechniek kunnen worden opgeschaald. Wetenschappers kunnen het proces ook gebruiken om snellere procedures te formuleren voor het maken van andere essentiële chemicaliën.

Implicaties van bacteriën en CO2

Bredere implicaties van het gebruik van bacteriën om CO2 af te vangen kunnen zijn: 

• Bedrijven in diverse zware industrieën die biowetenschappelijke bedrijven contracteren om algen te bio-engineeren die kunnen worden gespecialiseerd om de specifieke afvalchemicaliën en -materialen van productie-installaties te consumeren en om te zetten, zowel om de CO2 / vervuilingsoutput te verminderen als om winstgevende afvalbijproducten te creëren. 
• Meer onderzoek en financiering voor natuurlijke oplossingen om koolstofemissies op te vangen.
• Sommige productiebedrijven werken samen met technologiebedrijven voor koolstofafvang om over te stappen op groene technologieën en COXNUMX-belastingkortingen te innen.
• Meer startups en organisaties die zich richten op koolstofvastlegging door middel van biologische processen, waaronder ijzerbemesting in de oceaan en bebossing.
• Het gebruik van machine learning-technologieën om de groei van bacteriën te stroomlijnen en de output te optimaliseren.
• Overheden werken samen met onderzoeksinstellingen om andere koolstofvangende bacteriën te vinden om hun netto nulbeloften tegen 2050 waar te maken.

Vragen om te overwegen

• Wat zijn de andere potentiële voordelen van het gebruik van natuurlijke oplossingen om de COXNUMX-uitstoot aan te pakken?
• Hoe pakt uw land zijn COXNUMX-uitstoot aan?