Quantumrun

КРЕДИТ ЗОБРАЖЕННЯ:

iStock

Бактерії та CO2: використання потужності бактерій, що поглинають вуглець

Вчені розробляють процеси, які спонукають бактерії поглинати більше викидів вуглецю з навколишнього середовища.

Автор:
ім'я автора
Quantumrun Foresight
1 Грудня, 2022

Короткий огляд

Здатність водоростей поглинати вуглець може бути одним із найцінніших інструментів у пом’якшенні зміни клімату. Вчені давно вивчають цей природний процес, щоб зменшити викиди парникових газів і створити екологічно чисте біопаливо. Довгострокові наслідки цієї розробки можуть включати посилення досліджень технологій захоплення вуглецю та використання штучного інтелекту для маніпулювання ростом бактерій.

Контекст бактерій і CO2

Існує кілька методів видалення вуглекислого газу (CO2) з повітря; однак відокремлення потоку вуглецю від інших газів і забруднюючих речовин є дорогим. Більш стійким рішенням є культивування бактерій, таких як водорості, які виробляють енергію за допомогою фотосинтезу, споживаючи CO2, воду та сонячне світло. Вчені експериментували зі способами перетворення цієї енергії на біопаливо.

У 2007 році компанія CO2 Solutions у канадському Квебеку створила генетично модифікований тип бактерій E. coli, які виробляють ферменти, щоб поїдати вуглець і перетворювати його на бікарбонат, який є нешкідливим. Каталізатор є частиною системи біореактора, яку можна розширити, щоб уловлювати викиди від електростанцій, які використовують викопне паливо.

Відтоді технології та дослідження пішли вперед. У 2019 році американська компанія Hypergiant Industries створила біореактор Eos. Гаджет має розміри 3 x 3 x 7 футів (90 x 90 x 210 см). Він призначений для розміщення в міських умовах, де він захоплює та поглинає вуглець з повітря, одночасно виробляючи чисте біопаливо, яке потенційно може зменшити вуглецевий слід будівлі.

У реакторі використовуються мікроводорості, відомі як Chlorella Vulgaris, які, як кажуть, поглинають набагато більше CO2, ніж будь-яка інша рослина. Водорості ростуть у системі трубок і резервуарі в гаджеті, наповненому повітрям і підданому штучному освітленню, даючи рослині те, що їй потрібно для росту та виробництва біопалива для збору. За даними Hypergiant Industries, біореактор Eos у 400 разів ефективніший у вловлюванні вуглецю, ніж дерева. Ця функція з’явилася завдяки програмному забезпеченню машинного навчання, яке контролює процес вирощування водоростей, включаючи керування освітленням, температурою та рівнями pH для досягнення максимального результату.

Руйнівний вплив

Загальний світовий ринок промислових матеріалів, таких як ацетон та ізопропанол (IPA), становить понад 10 мільярдів доларів США. Ацетон і ізопропанол є дезінфікуючими і антисептичними засобами, які широко застосовуються. Це основа для однієї з двох рекомендованих Всесвітньою організацією охорони здоров’я (ВООЗ) рецептур дезінфікуючих засобів, які є високоефективними проти SARS-CoV-2. Ацетон також є розчинником для багатьох полімерів і синтетичних волокон, розріджуючої поліефірної смоли, обладнання для чищення та рідини для зняття лаку для нігтів. Через масове виробництво ці хімікати є одними з найбільших викидів вуглецю.

У 2022 році дослідники з Північно-Західного університету в Іллінойсі співпрацювали з компанією з переробки вуглецю Lanza Tech, щоб дізнатися, як бактерії можуть розщеплювати відходи CO2 і перетворювати їх на цінні промислові хімікати. Дослідники використовували інструменти синтетичної біології, щоб перепрограмувати бактерію Clostridium autoethanogenum (спочатку розроблену в LanzaTech), щоб зробити ацетон і IPA більш стійкими за допомогою газової ферментації.

Ця технологія усуває парникові гази з атмосфери та не використовує викопне паливо для створення хімікатів. Аналіз життєвого циклу команди показав, що вуглецево-негативна платформа, якщо її прийняти у великому масштабі, має потенціал для скорочення викидів парникових газів на 160 відсотків порівняно з іншими методами. Дослідницькі групи очікують, що розроблені штами та методика бродіння зможуть розширюватися. Вчені також можуть використовувати цей процес для розробки швидших процедур для створення інших важливих хімічних речовин.

Наслідки бактерій і CO2

Більш широкі наслідки використання бактерій для захоплення CO2 можуть включати:

Компанії у різноманітних галузях важкої промисловості наймають біонаукові фірми на біоінженерні водорості, які можна спеціалізувати на споживанні та перетворенні певних хімічних відходів і матеріалів із виробничих підприємств, як для зменшення викидів CO2/забруднення, так і для створення прибуткових побічних продуктів відходів.
Більше досліджень і фінансування природних рішень для уловлювання викидів вуглецю.
Деякі виробничі компанії співпрацюють із технологічними фірмами, що вловлюють викиди вуглецю, щоб перейти на зелені технології та отримувати податкові знижки на вуглець.
Більше стартапів і організацій, які зосереджуються на поглинанні вуглецю за допомогою біологічних процесів, включаючи внесення добрив заліза в океан і лісонасадження.
Використання технологій машинного навчання для спрощення росту бактерій і оптимізації виробництва.
Уряди співпрацюють з дослідницькими установами, щоб знайти інші бактерії, що вловлюють вуглець, щоб виконати свої зобов’язання щодо нульового чистого нуля до 2050 року.