Ученые превращают выбросы углекислого газа в строительные материалы с помощью генетически модифицированных дрожжей

Ежегодно в атмосферу Земли попадает около 30 миллиардов метрических тонн CO₂ от электростанций, автомобилей и других промышленных источников, работающих на ископаемом топливе. Ученые, стремящиеся смягчить влияние CO₂ на глобальный климат, экспериментируют с его хранением под землей (карбоновый секвестр), но безопасность и эффективность этого метода остаются под вопросом.

Инженер MIT Анжела Белчер предлагает новый подход: не только удалять CO₂ из окружающей среды, но и превращать его в полезный продукт — твердые карбонаты для строительства.

«Мы хотим улавливать углекислый газ и не закачивать его под землю, а превращать в нечто, что будет стабильно сотни тысяч лет», — говорит Белчер.

Генетически модифицировав обычные пекарские дрожжи, Белчер и ее аспиранты создали процесс, преобразующий CO₂ в карбонаты. Лабораторные испытания показали, что на каждый фунт уловленного CO₂ можно произвести около двух фунтов карбоната. Следующая цель — масштабировать процесс для использования на электростанциях или заводах.

Биологическое вдохновение

В основе технологии — принцип, используемый морскими животными (например, моллюском абалоном, которому была посвящена диссертация Белчер), которые строят свои раковины из CO₂ и минеральных ионов, растворенных в морской воде.

Процесс, финансируемый итальянской энергетической компанией Eni, состоит из двух этапов:

1. Улавливание CO₂ в воде.
2. Комбинирование растворенного CO₂ с минеральными ионами с образованием твердых карбонатов.

Дрожжи сами по себе не осуществляют эти реакции. Ученые модифицировали их, внедрив гены организмов вроде абалона, которые кодируют ферменты и белки, помогающие проводить CO₂ через процесс минерализации. Также использовалось компьютерное моделирование для поиска новых полезных белков.

«Мы пытаемся имитировать естественные биологические процессы, но нам не обязательно создавать точно такую же структуру, как у абалона», — поясняет Белчер.

В отличие от существующих коммерческих химических процессов преобразования CO₂, биологическая система MIT улавливает газ с более высокой скоростью. Ее дополнительные преимущества — отсутствие необходимости нагрева, охлаждения и токсичных химикатов.

Для масштабирования технологии под объемы выбросов электростанций в качестве потенциального источника минеральных ионов рассматривается рассол — побочный продукт опреснения воды.