Menggunakan Bakteri untuk Mempercepat Penangkapan CO2 di Laut

Anda mungkin akrab dengan penangkapan udara langsung, atau DAC, di mana karbon dioksida dikeluarkan dari atmosfer dalam upaya untuk memperlambat efek perubahan iklim. Sekarang seorang ilmuwan di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) telah mengusulkan skema untuk penangkapan laut langsung. Menghilangkan CO2 dari lautan akan memungkinkan mereka untuk terus melakukan pekerjaan mereka menyerap kelebihan CO2 dari atmosfer.

Para ahli sebagian besar setuju bahwa memerangi perubahan iklim akan membutuhkan lebih dari menghentikan emisi gas pemanasan iklim. Kita juga harus menghilangkan karbon dioksida dan gas rumah kaca lainnya yang telah dikeluarkan, hingga mencapai gigaton CO2 dihapus setiap tahun pada tahun 2050 untuk mencapai emisi nol bersih. Lautan mengandung lebih banyak CO2 daripada atmosfer dan telah bertindak sebagai penyerap karbon penting bagi planet kita.

Peter Agbo adalah ilmuwan staf Lab Berkeley di Divisi Ilmu Kimia, dengan penunjukan sekunder di Divisi Biofisika Molekuler dan Bioimaging Terpadu. Dia dianugerahi hibah melalui Inisiatif Negatif Karbon Berkeley Lab, yang bertujuan untuk mengembangkan terobosan teknologi emisi negatif, untuk proposal penangkapan lautnya. Rekan penyelidiknya dalam proyek ini adalah Steven Singer di Joint BioEnergy Institute dan Ruchira Chatterjee, seorang ilmuwan di Molecular Biophysics and Integrated Bioimaging Division di Berkeley Lab.

T. Bisakah Anda menjelaskan bagaimana Anda membayangkan teknologi Anda bekerja?

Yang pada dasarnya saya coba lakukan adalah mengonversi CO2 batu kapur, dan salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan menggunakan air laut. Alasan Anda dapat melakukan ini adalah karena batu kapur terdiri dari magnesium, atau yang disebut magnesium dan kalsium karbonat. Ada banyak magnesium dan kalsium yang secara alami ada di air laut. Jadi jika Anda memiliki CO gratis2 mengambang di air laut, bersama dengan magnesium dan kalsium itu, secara alami akan membentuk batu kapur sampai batas tertentu, tetapi prosesnya sangat lambat – batas skala waktu geologis.

BACA JUGA :  NIAAA Mendorong Inovasi Melalui Program Penelitian Usaha Kecilnya – Institut Nasional Penyalahgunaan Alkohol dan Alkoholisme

Ternyata hambatan dalam konversi CO2 untuk ini magnesium dan kalsium karbonat dalam air laut adalah proses yang secara alami dikatalisis oleh enzim yang disebut karbonat anhidrase. Tidaklah penting untuk mengetahui nama enzim; Penting untuk diketahui bahwa ketika Anda menambahkan karbonat anhidrase ke dalam campuran air laut ini, pada dasarnya Anda dapat mempercepat konversi CO2 batugamping ini dalam kondisi yang sesuai.

Jadi idenya adalah untuk meningkatkannya – menggambar CO2 keluar dari atmosfer ke laut dan akhirnya menjadi beberapa produk batu kapur yang bisa Anda serap.

T. Menarik. Jadi Anda ingin mengubah karbon dioksida menjadi batu menggunakan proses yang terjadi secara alami di air laut, tetapi mempercepatnya. Ini terdengar hampir seperti fiksi ilmiah. Apa tantangan dalam mewujudkannya?

Untuk menyerap CO2 dari udara cukup cepat agar teknologi dapat bekerja, Anda harus memecahkan masalah bagaimana menyediakan cukup enzim ini sehingga Anda dapat menerapkan proses ini pada skala yang berarti. Jika kami hanya mencoba memasok enzim sebagai produk murni, Anda tidak dapat melakukannya dengan cara yang ekonomis. Jadi pertanyaan yang saya coba jawab di sini adalah, bagaimana Anda melakukannya? Anda juga harus menemukan cara untuk menstabilkan pH dan mencampur dalam udara yang cukup untuk meningkatkan dan mempertahankan CO . Anda2 konsentrasi dalam air.

Solusi yang terpikir oleh saya adalah, oke, mengingat kita tahu karbonat anhidrase adalah protein, dan protein secara alami disintesis oleh sistem biokimia, seperti bakteri, yang dapat kita manipulasi, kemudian kita dapat mengambil bakteri dan kemudian merekayasanya untuk membuat karbonat. anhidrase untuk kita. Dan Anda bisa terus menumbuhkan bakteri ini selama Anda memberi mereka makan. Namun, satu masalah adalah bahwa sekarang Anda telah mengalihkan beban biaya ke penyediaan makanan yang cukup untuk menghasilkan bakteri yang cukup untuk menghasilkan enzim yang cukup.

BACA JUGA :  Pembicaraan? Simpanse menggabungkan panggilan untuk membentuk banyak urutan vokal

Salah satu cara mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan bakteri yang dapat tumbuh menggunakan energi dan nutrisi yang tersedia di lingkungan alami. Jadi ini menunjuk ke arah bakteri fotosintetik. Mereka dapat menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi mereka, dan mereka juga dapat menggunakan CO2 sebagai sumber karbon mereka untuk dimakan. Dan bakteri fotosintetik tertentu juga dapat menggunakan mineral yang secara alami terdapat di air laut pada dasarnya sebagai vitamin.

T. Menarik. Jadi jalur untuk menangkap kelebihan CO2 terletak pada kemampuan untuk merekayasa mikroba?

Berpotensi salah satu cara, ya. Apa yang saya kerjakan dalam proyek ini adalah mengembangkan bakteri rekayasa genetika yang fotosintesis dan direkayasa untuk menghasilkan banyak karbon anhidrase di permukaannya. Kemudian, jika Anda memasukkannya ke dalam air laut, di mana Anda memiliki banyak magnesium dan kalsium, dan juga CO2 saat ini, Anda akan melihat formasi batu kapur yang cepat. Itulah ide dasarnya.

Ini adalah proyek kecil untuk saat ini, jadi saya memutuskan untuk fokus pada mendapatkan organisme yang direkayasa. Saat ini, saya hanya mencoba mengembangkan sistem katalis utama, yaitu bakteri yang dimodifikasi enzim untuk mendorong mineralisasi. Bagian non-sepele lainnya dari pendekatan ini – bagaimana merancang reaktor dengan tepat untuk menstabilkan CO2 konsentrasi dan pH yang dibutuhkan agar skema ini berfungsi – adalah tantangan di masa depan. Tapi saya telah menggunakan simulasi untuk menginformasikan pendekatan saya untuk masalah tersebut.

Ini adalah proyek yang menyenangkan karena pada hari tertentu saya dan rekan kerja saya dapat melakukan elektrokimia fisik atau manipulasi gen di lab.

T. Bagaimana tampilannya setelah ditingkatkan? Dan berapa banyak karbon yang bisa diserapnya?

BACA JUGA :  Biocrusts mengurangi emisi debu global hingga 60 persen

Apa yang saya bayangkan adalah, bakteri akan ditumbuhkan dalam bioreaktor skala tanaman. Anda pada dasarnya mengalirkan air laut ke dalam bioreaktor ini sambil secara aktif bercampur di udara, dan ini memproses air laut, mengubahnya menjadi batu kapur. Idealnya, Anda mungkin memiliki beberapa jenis proses sentrifugasi hilir untuk mengekstrak padatan, yang mungkin dapat didorong oleh aliran air itu sendiri, yang kemudian membantu mengeluarkan batu kapur karbonat sebelum Anda mengeluarkan air laut yang habis. Alternatif yang mungkin dapat mengatasi kendala pH mineralisasi adalah dengan menerapkan ini sebagai proses reversibel, di mana Anda juga menggunakan enzim untuk mengubah kembali karbon yang Anda tangkap dalam air laut kembali ke CO yang lebih pekat.2 aliran (perilaku karbonat anhidrase adalah reversibel).

Apa yang telah saya hitung untuk sistem ini, dengan asumsi bahwa protein karbonat anhidrase berperilaku pada permukaan bakteri, kurang lebih, seperti yang terjadi dalam larutan bebas, akan menyarankan bahwa Anda akan membutuhkan tanaman yang hanya memiliki sekitar 1-juta- volume liter, yang sebenarnya cukup kecil. Salah satunya bisa membuat Anda mendapatkan sekitar 1 megaton CO2 ditangkap per tahun. Banyak asumsi dibangun ke dalam perkiraan semacam itu, dan kemungkinan akan berubah seiring kemajuan pekerjaan.

Mendirikan 1.000 fasilitas semacam itu secara global, yang merupakan jumlah kecil dibandingkan dengan 14.000 fasilitas pengolahan air di Amerika Serikat saja, akan memungkinkan penangkapan CO2 atmosfer tahunan berskala gigaton.

Leave a Reply

Your email address will not be published.