Микроби вдишват CO2, отделят полезни химикали

Микробите могат да станат ключови съюзници в глобалните усилия за ограничаване на въглеродните емисии и за избягване на опасните промени в климата. Група микроби, наречени хемолитоавтотрофи, консумират CO2 в рамките на естествения си метаболизъм, отделяйки малки органични молекули като страничен продукт, съобщава Greentech.bg. Тези микроби могат да бъдат „дресирани“ да преобразуват промишлените емисии на CO2 в ценни химикали – благодарение на нова концепция, разработена от Паскал Сайкали и неговия екип в KAUST.

Хемолитоавтотрофите често се срещат в дълбоките води, в пещери и хидротермални отвори, където липсват конвенционални източници на енергия като слънчева светлина и органичен въглерод. „Микробите получават енергията си от окисляването на неорганични съединения като водород, желязо и сяра“, обяснява Бин Биан, доктор на науките, студент в екипа на Сайкали. Микробите отстраняват неорганичните компоненти от електрони, като взимат CO2 и го редуцират до органични продукти като част от процеса.

За да използват хемолитоавтотрофните възможности за рециклиране на емисиите на CO2 и превръщането им в полезни химикали, изследователите доставят електрони на микробите в процес, наречен „микробен електросинтез“ (MES). Обикновено MES реакторите отглеждат хемолитоавтотрофи върху потопен катод във вид на плосък лист и се пускат балончета CO2 газ в разтвора. Ала този метод има две ключови ограничения, обяснява Манал Алкахтани, също докторант в екипа. Катодътът с плосък лист е труден за мащабиране, а газообразният СО2 има лоша разтворимост.

Екипът е разработил алтернативен MES реактор. Той използва катоди, направени от подредени се цилиндрични порести никелови влакна, които групата на Сайкали преди това е използвала за регенериране на вода и енергия от отпадъчни води. CO2 се изпомпва през всеки цилиндър и електроните текат по него. „Използвайки тази архитектура, ние доставяме СО2 газ директно на хемолитоавтотрофите през порите в кухите влакна,“ казва Алкахтани.

В рамките на първоначалното проучване микробите са успели да преобразуват CO2 в метан при 77% ефективност. По-късно второ проучване на екипа е успяло дори да подобри тази производителност чрез покриване на електродите с въглеродни нанотръби. Те предлагат повече биосъвместима повърхност за растежа на микробите и подобряват 11 пъти способността за адсорбция на CO2 в кухите влакна. „Освен това, нанотръбите увеличиха прехвърлянето на електрони от електрода към хемолитоавтотрофите“, казва Бин. При тестовете, използващи микроби, произвеждащи ацетат, производството на химикала се е удвоило след прилагането на нано-покритието.