Baktérie a CO2: Využitie sily baktérií požierajúcich uhlík

OBRÁZOK PRE OBRÁZOK:
Obrazový kredit
iStock

Baktérie a CO2: Využitie sily baktérií požierajúcich uhlík

Baktérie a CO2: Využitie sily baktérií požierajúcich uhlík

Text podnadpisu
Vedci vyvíjajú procesy, ktoré podporujú baktérie, aby absorbovali viac emisií uhlíka z prostredia.
    • Autor:
    • meno autora
      Predvídavosť Quantumrun
    • Decembra 1, 2022

    Súhrn prehľadu

    Schopnosť rias absorbovať uhlík by mohla byť jedným z najcennejších nástrojov pri zmierňovaní klimatických zmien. Vedci už dlho skúmajú tento prirodzený proces s cieľom znížiť emisie skleníkových plynov a vytvoriť biopalivá šetrné k životnému prostrediu. Dlhodobé dôsledky tohto vývoja by mohli zahŕňať zvýšený výskum technológií zachytávania uhlíka a využitie umelej inteligencie na manipuláciu rastu baktérií.

    Baktérie a kontext CO2

    Existuje niekoľko spôsobov odstraňovania oxidu uhličitého (CO2) zo vzduchu; avšak oddelenie prúdu uhlíka od iných plynov a znečisťujúcich látok je nákladné. Udržateľnejším riešením je pestovanie baktérií, ako sú riasy, ktoré produkujú energiu prostredníctvom fotosyntézy spotrebou CO2, vody a slnečného žiarenia. Vedci experimentovali so spôsobmi, ako túto energiu premeniť na biopalivá. 

    V roku 2007 spoločnosť CO2 Solutions v kanadskom Quebec City vytvorila geneticky upravený typ baktérií E. coli, ktoré produkujú enzýmy na požieranie uhlíka a jeho premenu na bikarbonát, ktorý je neškodný. Katalyzátor je súčasťou systému bioreaktora, ktorý možno rozšíriť na zachytávanie emisií z elektrární, ktoré využívajú fosílne palivá.

    Odvtedy technológia a výskum pokročili. V roku 2019 vytvorila americká spoločnosť Hypergiant Industries bioreaktor Eos. Gadget má rozmery 3 x 3 x 7 stôp (90 x 90 x 210 cm). Je určený na umiestnenie v mestskom prostredí, kde zachytáva a sekvestruje uhlík zo vzduchu a zároveň vyrába čisté biopalivá, ktoré môžu potenciálne znížiť uhlíkovú stopu budovy. 

    Reaktor využíva mikroriasy, druh známy ako Chlorella Vulgaris, a údajne absorbuje oveľa viac CO2 ako ktorákoľvek iná rastlina. Riasy rastú vo vnútri trubicového systému a rezervoáru v prístroji, naplnené vzduchom a vystavené umelému svetlu, čo dáva rastline to, čo potrebuje na rast a výrobu biopalív na zber. Podľa Hypergiant Industries je bioreaktor Eos 400-krát účinnejší pri zachytávaní uhlíka ako stromy. Táto funkcia je spôsobená softvérom strojového učenia, ktorý dohliada na proces pestovania rias vrátane riadenia svetla, teplôt a úrovní pH pre maximálny výkon.

    Rušivý vplyv

    Priemyselné materiály, ako je acetón a izopropanol (IPA), majú celkový globálny trh viac ako 10 miliárd USD. Acetón a izopropanol sú široko používaný dezinfekčný a antiseptický prostriedok. Je základom jedného z dvoch odporúčaných dezinfekčných prípravkov Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO), ktoré sú vysoko účinné proti SARS-CoV-2. Acetón je tiež rozpúšťadlom pre mnohé polyméry a syntetické vlákna, riediace polyesterové živice, čistiace prostriedky a odstraňovač laku na nechty. Vďaka svojej hromadnej výrobe sú tieto chemikálie jednými z najväčších producentov uhlíka.

    V roku 2022 sa výskumníci z Northwestern University v Illinois spojili s firmou Lanza Tech na recykláciu uhlíka, aby zistili, ako baktérie dokážu rozložiť odpadový CO2 a premeniť ho na cenné priemyselné chemikálie. Výskumníci použili nástroje syntetickej biológie na preprogramovanie baktérie Clostridium autoethanogenum (pôvodne navrhnuté v LanzaTech), aby acetón a IPA boli udržateľnejšie prostredníctvom fermentácie plynu.

    Táto technológia eliminuje skleníkové plyny z atmosféry a nepoužíva fosílne palivá na vytváranie chemikálií. Analýza životného cyklu tímu ukázala, že uhlíkovo-negatívna platforma, ak bude prijatá vo veľkom meradle, má potenciál znížiť emisie skleníkových plynov o 160 percent v porovnaní s inými metódami. Výskumné tímy očakávajú, že vyvinuté kmene a fermentačná technika sa budú môcť rozšíriť. Vedci môžu tento proces použiť aj na formulovanie rýchlejších postupov na vytváranie ďalších základných chemikálií.

    Dôsledky baktérií a CO2

    Širšie dôsledky používania baktérií na zachytávanie CO2 môžu zahŕňať: 

    • Spoločnosti v rôznych ťažkých priemyselných odvetviach uzatvárajú zmluvy s biologickými firmami na bioinžinierske riasy, ktoré sa môžu špecializovať na spotrebu a konverziu špecifických odpadových chemikálií a materiálov z výrobných závodov, a to tak na zníženie produkcie CO2/znečistenia, ako aj na vytváranie ziskových odpadových vedľajších produktov. 
    • Viac výskumu a financovania prírodných riešení na zachytávanie emisií uhlíka.
    • Niektoré výrobné spoločnosti spolupracujú s technologickými firmami na zachytávanie uhlíka, aby prešli na zelené technológie a zbierali daňové úľavy.
    • Viac startupov a organizácií zameraných na sekvestráciu uhlíka prostredníctvom biologických procesov vrátane hnojenia oceánom železom a zalesňovania.
    • Použitie technológií strojového učenia na zefektívnenie rastu baktérií a optimalizáciu produkcie.
    • Vlády spolupracujú s výskumnými inštitúciami s cieľom nájsť ďalšie baktérie zachytávajúce uhlík, aby splnili svoje čisté nulové záväzky do roku 2050.

    Otázky na zváženie

    • Aké sú ďalšie potenciálne výhody využívania prírodných riešení na riešenie emisií uhlíka?
    • Ako vaša krajina rieši svoje uhlíkové emisie?

    Prehľadové referencie

    Pre tento prehľad boli použité nasledujúce populárne a inštitucionálne odkazy: