Bakterier og CO2: Utnytte kraften til karbonspisende bakterier

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• Desember 1, 2022

Oppsummering av innsikt

Algenes karbonabsorberende evner kan være et av de mest verdifulle verktøyene for å dempe klimaendringer. Forskere har lenge studert denne naturlige prosessen for å redusere klimagassutslipp og skape miljøvennlig biodrivstoff. De langsiktige implikasjonene av denne utviklingen kan inkludere økt forskning på karbonfangstteknologier og bruk av kunstig intelligens for å manipulere bakterievekst.

Bakterier og CO2 kontekst

Det finnes flere metoder for å fjerne karbondioksid (CO2) fra luften; imidlertid er det kostbart å skille karbonstrømmen fra andre gasser og forurensninger. Den mer bærekraftige løsningen er å dyrke bakterier, som alger, som produserer energi via fotosyntese ved å konsumere CO2, vann og sollys. Forskere har eksperimentert med måter å omdanne denne energien til biodrivstoff. 

I 2007 skapte Canadas Quebec Citys CO2 Solutions en genmanipulert type E. coli-bakterier som produserer enzymer for å spise karbon og gjøre det om til bikarbonat, som er ufarlig. Katalysatoren er en del av et bioreaktorsystem som kan utvides for å fange opp utslipp fra kraftverk som bruker fossilt brensel.

Siden den gang har teknologi og forskning utviklet seg. I 2019 opprettet det amerikanske selskapet Hypergiant Industries Eos Bioreactor. Gadgeten er 3 x 3 x 7 fot (90 x 90 x 210 cm) i størrelse. Den er ment å plasseres i urbane omgivelser der den fanger og binder karbon fra luften samtidig som den produserer rent biodrivstoff som potensielt kan redusere en bygnings karbonavtrykk. 

Reaktoren bruker mikroalger, en art kjent som Chlorella Vulgaris, og sies å absorbere langt mer CO2 enn noen annen plante. Algene vokser inne i et rørsystem og reservoar i gadgeten, fylt med luft og eksponert for kunstig lys, noe som gir planten det den trenger for å vokse og produsere biodrivstoff for innsamling. I følge Hypergiant Industries er Eos Bioreactor 400 ganger mer effektiv til å fange karbon enn trær. Denne funksjonen skyldes maskinlæringsprogramvaren som overvåker algedyrkingsprosessen, inkludert styring av lys, temperaturer og pH-nivåer for maksimal effekt.

Forstyrrende påvirkning

Industrielle materialer, som aceton og isopropanol (IPA), har et totalt globalt marked på over 10 milliarder USD. Aceton og isopropanol er et desinfiserende og antiseptisk middel som er mye brukt. Det er grunnlaget for en av Verdens helseorganisasjons (WHO) to anbefalte desinfiseringsformuleringer, som er svært effektive mot SARS-CoV-2. Aceton er også et løsemiddel for mange polymerer og syntetiske fibre, tynnende polyesterharpiks, rengjøringsutstyr og neglelakkfjerner. På grunn av deres bulkproduksjon er disse kjemikaliene noen av de største karbonutslipperne.

I 2022 gikk forskere fra Northwestern University i Illinois sammen med karbongjenvinningsfirmaet Lanza Tech for å se hvordan bakterier kan bryte ned avfalls-CO2 og gjøre det om til verdifulle industrielle kjemikalier. Forskerne brukte syntetiske biologiverktøy for å omprogrammere en bakterie, Clostridium autoethanogenum (opprinnelig designet hos LanzaTech), for å lage aceton og IPA mer bærekraftig via gassgjæring.

Denne teknologien eliminerer klimagasser fra atmosfæren og bruker ikke fossilt brensel til å lage kjemikalier. Teamets livssyklusanalyse viste at den karbonnegative plattformen, hvis den tas i bruk i stor skala, har potensial til å redusere klimagassutslippene med 160 prosent sammenlignet med andre metoder. Forskergruppene forventer at de utviklede stammene og fermenteringsteknikken vil kunne skaleres opp. Forskere kan også bruke prosessen til å formulere raskere prosedyrer for å lage andre viktige kjemikalier.

Implikasjoner av bakterier og CO2

Større implikasjoner av å bruke bakterier for å fange CO2 kan omfatte: 

• Bedrifter i ulike tunge industrier kontraherer biovitenskapsfirmaer for å bioingeniøralger som kan spesialiseres til å konsumere og konvertere de spesifikke avfallskjemikaliene og materialene fra produksjonsanlegg, både for å redusere CO2/forurensningsproduksjon og for å skape lønnsomme avfallsbiprodukter. 
• Mer forskning og finansiering for naturlige løsninger for å fange karbonutslipp.
• Noen produksjonsbedrifter samarbeider med teknologiselskaper for karbonfangst for å gå over til grønne teknologier og samle inn rabatter på karbonavgifter.
• Flere startups og organisasjoner som fokuserer på karbonbinding gjennom biologiske prosesser, inkludert havjernbefruktning og skogplanting.
• Bruk av maskinlæringsteknologier for å effektivisere bakterievekst og optimalisere produksjonen.
• Myndigheter samarbeider med forskningsinstitusjoner for å finne andre karbonfangende bakterier for å oppfylle sine netto nullløfter innen 2050.

Spørsmål å vurdere

• Hva er de andre potensielle fordelene ved å bruke naturlige løsninger for å håndtere karbonutslipp?
• Hvordan håndterer landet ditt karbonutslipp?