Биотехнологи из США создали бактерию, ускоряющую поглощение углекислого газа горными породами

Вашингтон, 29 авг - ИА Нефтегаз.РУ. Американские биотехнологи изменили геном морской бактерии Alteromonas macleodii, заставив ее непрерывно вырабатывать органические молекулы, ускоряющие выветривание горных пород.
Об этом сообщила пресс-служба Института природоподобной инженерии Висса Гарвардского университета. Выветривание горных пород - естественный процесс, который удаляет углекислый газ из атмосферы и помогает регулировать климат Земли.

Научный сотрудник института П. Сильвер отметила, что исследователи на практике применили идею природоподобных технологий для решения задачи регулирования климата на планете. По ее словам, созданный подход сопряжен с очень низкими рисками и может быть реализован во многих регионах Земли, что позволит добиться реального снижения концентрации углекислого газа в атмосфере.

Ученые указывают, что в последние годы климатологи все чаще подчеркивают: для полной или частичной реализации Парижского соглашения по климату необходимо не только резко сократить выбросы парниковых газов, но и запустить масштабные проекты по изъятию CO₂ из атмосферы. В противном случае не удастся удержать глобальное потепление на отметках в 1,5 или 2^оС, заложенных в документе.

Существующие технологии такого рода плохо масштабируются, что побуждает специалистов искать альтернативы. Биотехнологи из США попытались решить эту проблему с помощью одного из главных природных поглотителей CO₂ - силикатных горных пород. Их разрушение под действием воды, бактерий и корней растений ведет к образованию щелочных соединений, взаимодействие которых с углекислым газом способствует формированию отложений карбонатов.

Выветривание горных пород начинается с растворения силикатных минералов, таких как оливин, под воздействием воды, воздуха и биологической активности. В результате этого процесса высвобождаются магний, железо и силикаты, а растворенный в воде атмосферный CO₂ превращается в бикарбонат.

Однако высвобождающееся железо окисляется при воздействии атмосферы и образует ржавчину на поверхности минерала. Это покрытие замедляет дальнейшее растворение и ограничивает скорость, с которой порода может поглощать углерод.

Некоторые бактерии естественным образом вырабатывают сидерофоры - молекулы, которые связываются с окисленным железом и делают его растворимым. Удаляя это железо, микробы эффективно удаляют ржавчину с поверхности минерала и позволяют процессу выветривания протекать быстрее.

Исследователи решили так же ускорить процесс, изменив геном участвующих в нем бактерий. Они модифицировали геном морской бактерии Alteromonas macleodii таким образом, что она непрерывно синтезирует сидерофоры при наличии достаточного количества питательных веществ. Если по простому, то группа исследователей из Института Висса Гарвардского университета, Гарвардской медицинской школы и Стэнфордской школы устойчивого развития Доэрра модифицировала бактерию Alteromonas macleodii для усиления выветривания оливина в морской воде. В результате культуры микроорганизмов начали разрушать минерал оливин в 2,6 раза быстрее, чем природные формы этих бактерий, что ускорило поглощение CO₂ в экспериментальном реакторе.

Оливин представляет собой один из наиболее распространенных силикатных минералов в верхней мантии Земли. Благодаря способности связывать углекислый газ при выветривании он рассматривается в ряде проектов как перспективный материал для ускоренного геохимического улавливания углерода.

Воодушевленные ученые построили пилотные биореакторы, содержащие несколько килограммов зеленого оливинового песка, погруженного в неочищенную морскую воду, собранную в гавани неподалеку.

Морская вода и бактерии непрерывно циркулировали над минералом. Измерение процессов выветривания проводилось ежедневно в стационарных условиях. В конечном итоге система поглощала 0,5 грамма CO₂/сутки. Генно-модифицированные микроорганизмы увеличили степень выветривания оливина в 2,6 раза по сравнению с контрольными условиями.

Более крупные промышленные установки, как надеются исследователи, позволят человечеству с минимальными затратами изымать значительные количества парниковых газов из атмосферы.

Один из предложенных вариантов применения предполагает выращивание генетически модифицированных бактерий в больших резервуарах, аналогичных тем, которые используются на очистных сооружениях.

Неочищенная морская вода будет прокачиваться через бассейны, после чего щелочная вода, содержащая уловленный углерод, будет сброшена в океан.