Chińscy naukowcy opracowali system, który odzyskuje dwutlenek węgla rozpuszczony w oceanach. Z uzyskanego gazu bakterie wytwarzają główne elementy biodegradowalnego plastiku.
Jak przypominają eksperci z Chińskiej Akademii Nauk, oceany pochłaniają z atmosfery około jednej trzeciej emisji dwutlenku węgla. Jednak usuwanie rozpuszczonego w nich węgla i przekształcanie go w użyteczne produkty wciąż stanowi poważne wyzwanie.
Ponadto – podkreślają badacze – żaden istniejący system nie zdołał dotąd skutecznie połączyć bezpośredniego wychwytu dwutlenku węgla z oceanu z jego bezpośrednim przekształcaniem w wartościowy surowiec chemiczny.
Chiński zespół przedstawił tego typu system na łamach pisma „Nature Catalysis”. Połączono w nim elektrochemię z fermentacją mikrobiologiczną.
Wodę morską wprowadza się do reaktora elektrochemicznego, w którym pole elektryczne powoduje rozkład wody i wytwarzanie protonów, które ją zakwaszają. Ta zmiana pH przekształcała rozpuszczone związki węglanowe w gazowy dwutlenek węgla.
Następnie CO2 jest oddzielane za pomocą membrany z włókien kapilarnych i kierowane do drugiego reaktora zawierającego katalizator na bazie bizmutu, który redukuje dwutlenek węgla do kwasu mrówkowego.
Kwas przetwarzają następnie zmodyfikowane bakterie Vibrio natriegens, w wyniku czego powstaje kwas bursztynowy – związek kluczowy do produkcji biodegradowalnego tworzywa poli(bursztynianu butylenu) – PBS.
System wykazał wyjątkową wydajność – twierdzą badacze. Reaktor nieprzerwanie wychwytywał CO2 z naturalnej wody morskiej pobranej z zatoki Shenzhen w Chinach przez ponad 530 godzin, osiągając skuteczność wychwytu węgla na poziomie 70 proc.
Szacowany koszt tego wychwytu wyniósł natomiast około 230 dolarów za tonę CO2, co jest porównywalne z obecnie najnowocześniejszymi technologiami wychwytu dwutlenku węgla – podkreślają naukowcy.
Co więcej, wprowadzanie różnych bakterii może pozwolić na produkcję szerokiego wachlarza docelowych, cennych dla przemysłu substancji, np. kwasu mlekowego czy alaniny.
„To pierwsza demonstracja procesu, który przekształca dwutlenek węgla z oceanu aż do użytecznego surowca wykorzystywanego do produkcji bioplastiku. Kluczowym elementem jest tu wykorzystanie wychwyconego CO2 i przekształcenie go w monomer o obiecującej stabilności, przy zachowaniu wysokiej opłacalności” – skomentował wyniki Xiang Chengxiang, specjalista w dziedzinie fizyki chemicznej i nauki o materiałach z California Institute of Technology, który nie brał udziału w badaniach.
źródło: PAP / fot: envato.elements, ilustracyjne