Бактерии, поглощающие CO₂, могут перерабатывать углерод из дымовых газов напрямую в новые продукты
Исследователи из Орхусского университета (AU) разработали новую технологию, использующую микроорганизмы для преобразования CO2 из дымовых газов напрямую для новых целей — например, в топливо или вещества для химической промышленности.
В отличие от традиционного улавливания и хранения углерода (CCS), эта технология позволяет использовать CO2 в качестве сырья. CCS предполагает захват углерода из дымовых газов и его преобразование в твердое вещество для хранения под землей. Исследование недавно опубликовано в журнале Nature Communications.
Гиперспециализированный процесс
CO2 из дымовых газов — крупнейший источник повышения концентрации парниковых газов в атмосфере. Это один из самых проблемных точечных источников, так как CO2 в дымовых газах промышленных труб смешан с другими газами, что затрудняет его удаление без больших дополнительных затрат.
Новая технология основана на улавливании и использовании углерода (CCU), где с помощью аминной очистки CO2 удаляется из дымовых газов химическими веществами, связывающими его. В традиционном захвате углерод отделяется от химикатов при высоких температурах в замкнутом контуре. Концентрированный CO2 затем можно дорабатывать в других сложных процессах.
Альтернативная технология, предложенная исследователями из AU, — это новая форма биоинтегрированного улавливания и использования углерода (BICCU). При ней углерод повторно используется прямо в контуре, минуя многие промежуточные этапы. Исследователи используют микроорганизмы, которые одновременно удаляют и преобразуют CO2 из дымовых газов прямо в установке захвата, без необходимости применения высоких температур.
"Микроорганизмы гиперспециализированы в процессе поглощения и преобразования CO2, который они оттачивали миллиарды лет. Мы используем это в наших биореакторах. Вместо тепла мы добавляем микроорганизмы, которые могут извлекать CO2 из других химических веществ, что позволяет экономить на расходах на нагрев", — говорит Мадс Уярак Сиборг, постдок и ведущий автор исследования.
Микроорганизмы поглощают углерод через метаболизм и преобразуют его в другие продукты, например, в метан, который можно напрямую повторно использовать в промышленности.
Стимул для улавливания углерода
На данный момент улавливание углерода — все еще новая технология, которую немногие отрасли внедрили. Биогазовые установки начали улавливать CO2 из-за его высокой доли в отходящих газах — до 50%. Однако в обычном дымовом газе промышленных предприятий доля CO2 гораздо меньше, около 5–10%.
Внедрение улавливания углерода ограничено, так как процесс нагрева для отделения углерода от химикатов очень дорог. На него уходит около 30% всей энергии, производимой электростанцией.
Исследователи надеются, что микробиологический подход может создать больший стимул для улавливания углерода, поскольку затраты намного ниже, а CO2 одновременно преобразуется в новые продукты в процессе захвата.
"Биологический процесс работает при гораздо более низких температурах, и наши микробы устойчивы к другим газам в дымовых газах. Но микроорганизмам для их процесса нужен водород, который мы получаем с помощью электролиза. Водород сегодня является ограничивающим фактором в системе, поэтому перед нами еще есть вызовы, но и решения для проблем тоже есть. У нас уже есть широкий спектр различных реакторов для тестирования — в основном это вопрос правильной сборки системы", — говорит Амали Кирстин Хесселлунд Нильсен.
Она добавляет: "CCU — это небольшой, но необходимый элемент для достижения целей зеленого перехода промышленности и углеродной нейтральности, когда выбросы парниковых газов и их удаление находятся в балансе. Однако эта технология не может заменить возобновляемые источники энергии, которые по-прежнему остаются важнейшим инструментом зеленого перехода".