Bakterier och CO2: Utnyttja kraften hos kolätande bakterier

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• December 1, 2022

Insiktssammanfattning

Algernas kolabsorberande förmåga kan vara ett av de mest värdefulla verktygen för att mildra klimatförändringarna. Forskare har länge studerat denna naturliga process för att minska utsläppen av växthusgaser och skapa miljövänliga biobränslen. De långsiktiga konsekvenserna av denna utveckling kan inkludera ökad forskning om teknik för kolavskiljning och användning av artificiell intelligens för att manipulera bakterietillväxt.

Bakterier och CO2 sammanhang

Det finns flera metoder för att ta bort koldioxid (CO2) från luften; dock är det kostsamt att separera kolströmmen från andra gaser och föroreningar. Den mer hållbara lösningen är att odla bakterier, såsom alger, som producerar energi via fotosyntes genom att konsumera CO2, vatten och solljus. Forskare har experimenterat med sätt att omvandla denna energi till biobränslen. 

2007 skapade Kanadas Quebec Citys CO2 Solutions en genetiskt modifierad typ av E. coli-bakterier som producerar enzymer för att äta kol och omvandla det till bikarbonat, vilket är ofarligt. Katalysatorn är en del av ett bioreaktorsystem som kan byggas ut för att fånga upp utsläpp från kraftverk som använder fossila bränslen.

Sedan dess har teknologin och forskningen gått framåt. 2019 skapade det amerikanska företaget Hypergiant Industries Eos Bioreactor. Gadgeten är 3 x 3 x 7 fot (90 x 90 x 210 cm) stor. Den är avsedd att placeras i stadsmiljöer där den fångar och binder kol från luften samtidigt som den producerar rena biobränslen som potentiellt kan minska en byggnads koldioxidavtryck. 

Reaktorn använder mikroalger, en art som kallas Chlorella Vulgaris, och sägs absorbera mycket mer CO2 än någon annan växt. Algerna växer inuti ett rörsystem och en reservoar i gadgeten, fyllda med luft och exponerade för artificiellt ljus, vilket ger växten vad den behöver för att växa och producera biobränslen för insamling. Enligt Hypergiant Industries är Eos Bioreactor 400 gånger effektivare för att fånga upp kol än träd. Den här funktionen beror på maskininlärningsmjukvaran som övervakar algodlingsprocessen, inklusive hantering av ljus, temperaturer och pH-nivåer för maximal effekt.

Störande inverkan

Industriella material, som aceton och isopropanol (IPA), har en total global marknad på över 10 miljarder USD. Aceton och isopropanol är ett desinfektionsmedel och antiseptiskt medel som används flitigt. Det är grunden för en av Världshälsoorganisationens (WHO) två rekommenderade desinfektionsmedelsformuleringar, som är mycket effektiva mot SARS-CoV-2. Aceton är också ett lösningsmedel för många polymerer och syntetiska fibrer, förtunning av polyesterharts, rengöringsutrustning och nagellackborttagningsmedel. På grund av sin bulkproduktion är dessa kemikalier några av de största koldioxidutsläppen.

År 2022 samarbetade forskare från Northwestern University i Illinois med kolåtervinningsföretaget Lanza Tech för att se hur bakterier kan bryta ner koldioxidavfall och omvandla det till värdefulla industrikemikalier. Forskarna använde syntetiska biologiska verktyg för att omprogrammera en bakterie, Clostridium autoethanogenum (ursprungligen designad på LanzaTech), för att göra aceton och IPA mer hållbart via gasjäsning.

Denna teknik eliminerar växthusgaser från atmosfären och använder inte fossila bränslen för att skapa kemikalier. Teamets livscykelanalys visade att den koldioxidnegativa plattformen, om den antas i stor skala, har potential att minska utsläppen av växthusgaser med 160 procent jämfört med andra metoder. Forskarteamen förväntar sig att de utvecklade stammarna och jäsningstekniken kommer att kunna skalas upp. Forskare kan också använda processen för att formulera snabbare procedurer för att skapa andra viktiga kemikalier.

Implikationer av bakterier och CO2

Vidare konsekvenser av att använda bakterier för att fånga upp CO2 kan inkludera: 

• Företag inom olika tunga industrier anlitar biovetenskapsföretag för att biotekniska alger som kan vara specialiserade för att konsumera och omvandla specifika avfallskemikalier och material från produktionsanläggningar, både för att minska koldioxidutsläppen/föroreningar och för att skapa lönsamma avfallsbiprodukter. 
• Mer forskning och finansiering för naturliga lösningar för att fånga upp koldioxidutsläpp.
• Vissa tillverkningsföretag samarbetar med teknikföretag som avskiljer koldioxid för att övergå till grön teknik och samla in rabatter på koldioxidskatter.
• Fler nystartade företag och organisationer som fokuserar på kolbindning genom biologiska processer, inklusive järngödsling i havet och beskogning.
• Användningen av maskininlärningsteknik för att effektivisera bakterietillväxt och optimera produktionen.
• Regeringar samarbetar med forskningsinstitutioner för att hitta andra kolfångande bakterier för att uppfylla sina nettonolllöften till 2050.

Frågor att överväga

• Vilka är de andra potentiella fördelarna med att använda naturliga lösningar för att hantera koldioxidutsläpp?
• Hur hanterar ditt land sina koldioxidutsläpp?