Με τις παγκόσμιες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου να σπάνε όλα τα ρεκόρ πέρυσι, πολλοί επιστήμονες και παγκόσμιοι ηγέτες υποστηρίζουν τώρα ότι χρειάζονται νέες τεχνολογίες που μπορούν να απομονώσουν τον άνθρακα και να τον αποθηκεύσουν, ώστε να βοηθήσουν τον κόσμο να επιτύχει τους κλιματικούς στόχους του. Τα μικρόβια ίσως είναι μια λύση.
Στο ηφαιστειογενές νησί Βουλκάνο στη Σικελία και στα Βραχώδη Όρη των ΗΠΑ, οι επιστήμονες ανακάλυψαν πρόσφατα έναν τύπο κυανοβακτηρίων που καταβροχθίζει το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) «εκπληκτικά γρήγορα».
Το νησί Vulcano περιβάλλεται από υποβρύχιους υδροθερμικούς αεραγωγούς, οι οποίοι είναι πλούσιες πηγές CO2. Αυτοί οι αεραγωγοί βρίσκονται σε ρηχά νερά, πράγμα που σημαίνει ότι εκτίθενται στο φως του ήλιου (σε αντίθεση με τους αεραγωγούς στον βαθύ ωκεανό). Όλα αυτά έχουν δημιουργήσει το τέλειο περιβάλλον για την εξέλιξη βακτηρίων που χρησιμοποιούν το CO2 ως πηγή τροφής.
«Τα κυανοβακτήρια είναι ένας τύπος βακτηρίων που χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση για να λάβουν ενέργεια, δεσμεύοντας άνθρακα κατά τη διαδικασία», εξηγεί ο Braden Tierney, επιστήμονας δεδομένων που επικεντρώνεται στη μικροβιολογία, στην Ιατρική Σχολή του Κορνέλ και στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ. Περιγράφει τα κυανοβακτήρια ως «μικρούς αλχημιστές της φύσης», καθώς απορροφούν μεγάλες ποσότητες CO2 και μπορούν να το μετατρέψουν σε χρήσιμους πόρους, όπως καύσιμα ή βιοδιασπώμενα πλαστικά.
Ο Tierney είναι και εκτελεστικός διευθυντής του Two Frontiers Project, στο πλαίσιο του οποίο ανακαλύφθηκε τον Σεπτέμβριο του 2022 στο νησί Βουλκάνο νέο στέλεχος που είναι «ένα από τα ταχύτερα αναπτυσσόμενα κυανοβακτήρια που έχουν αναφερθεί ποτέ» και είναι «υπερ-αποτελεσματικό στην κατανάλωση CO2 μέσω της φωτοσύνθεσης», όπως λέει.
Μαζί με μια ομάδα ερευνητών από τα πανεπιστήμια Χάρβαρντ και Κορνέλ στις ΗΠΑ και το Πανεπιστήμιο του Παλέρμο στη Σικελία, και με τη βοήθεια της κοινότητας του Βουλκάνο, ο Tierney απομόνωσε ένα μικρόβιο το οποίο κατάφερε να μετατρέψει το CO2 σε βιομάζα πιο γρήγορα από άλλα γνωστά κυανοβακτήρια.
«Τα πρώιμα δεδομένα έδειξαν ότι [αυτό το νέο στέλεχος] παρήγαγε 22% περισσότερη βιομάζα από τα άλλα πιο γρήγορα αναπτυσσόμενα στελέχη εκεί έξω», λέει ο Tierney. Καθώς γίνεται πιο πυκνό και βαρύ, το μικρόβιο βυθίζεται στο νερό, κάτι που το βοηθά να δεσμεύσει το CO2 που απορροφά, λέει ο επιστήμονας στο BBC.
Η δυνατότητα δέσμευσης άνθρακα των κυανοβακτηρίων έχει μελετηθεί εκτενώς από τους επιστήμονες στο παρελθόν, ωστόσο αυτό που κάνει αυτή την ανακάλυψη «πραγματικά αξιοσημείωτη» είναι το γεγονός ότι το στέλεχος των κυανοβακτηρίων μπορεί να απορροφήσει CO2 με πολύ γρήγορο ρυθμό, λέει η μικροβιολόγος και αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ, Helen Onyeaka. «Ενώ τα μικρόβια που καταναλώνουν γρήγορα CO2 έχουν ερευνηθεί, ο ρυθμός απορρόφησης αυτού του συγκεκριμένου στελέχους φαίνεται απαράμιλλος», αναφέρει.
Μέσα στο 2023 ο Tierney και η ομάδα του ταξίδεψαν επίσης στα Βραχώδη Όρη στο Κολοράντο (ΗΠΑ) αναζητώντας περισσότερα μικρόβια που «καταβροχθίζουν» τον άνθρακα. Η περιοχή είναι «εστία δραστηριότητας για ανθρακούχες πηγές» και οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου CO2 είναι έως και 1000 φορές υψηλότερες από τις ηφαιστειακές διαρροές της Σικελίας, σύμφωνα με τους ερευνητές.
Ο Tierney λέει ότι απομόνωσαν στελέχη μικροβίων με «πολύ υψηλότερα επίπεδα CO2 από αυτά που είδαμε στην πραγματικότητα στη Σικελία».
Αυτό που κάνει η ομάδα του είναι να δημιουργεί μια βάση δεδομένων, η οποία θα είναι διαθέσιμη σε άλλους επιστήμονες σε όλο τον κόσμο, επιτρέποντάς τους να ζευγαρώσουν αλληλουχίες DNA με τα δείγματα βακτηρίων που βρίσκονται σε τράπεζα και έτσι να συνεχίσουν να μελετούν τα μικρόβια μετά τις αποστολές.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής θα απαιτήσει μεγάλης κλίμακας δέσμευση άνθρακα, η οποία θα μπορούσε ενδεχομένως να επιτευχθεί μέσω νέας τεχνολογίας ή μέσω της προστασίας και ενίσχυσης των υπαρχόντων φυσικών οικοσυστημάτων όπως τα δάση και οι υγρότοποι.
Πέρυσι η Διακυβερνητική Επιτροπή του ΟΗΕ για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC) δήλωσε ότι η δέσμευση άνθρακα είναι απαραίτητη, επειδή ακόμη και οι μεγάλες περικοπές στις εκπομπές δεν θα είναι αρκετές για να περιορίσουν την υπερθέρμανση του πλανήτη. Αν και ορισμένοι επιστήμονες προειδοποιούν ότι θα μπορούσε να προσφέρει στις κυβερνήσεις και τις βιομηχανίες δικαιολογίες για να αποφύγουν τις αυστηρές περικοπές εκπομπών που απαιτούνται για την αντιμετώπιση της κλιματικής κρίσης.
Ο Tierney πιστεύει ότι πρέπει να αξιοποιηθούν τα μικρόβια για να «συνεργαστούν» με άλλες τεχνολογίες και συστήματα για την απορρόφηση CO2 από την ατμόσφαιρα. Η χρήση μικροβίων, όπως τα κυανοβακτήρια και τα μικροφύκια, για σκόπιμη δέσμευση άνθρακα «μπορεί να είναι πολλά υποσχόμενη», δηλώνει η Kira Schipper, ερευνήτρια στο Κέντρο Βιώσιμης Ανάπτυξης στο Πανεπιστήμιο του Κατάρ.
Τα μικρόβια αναπτύσσονται πολύ πιο γρήγορα από τις συμβατικές καλλιέργειες, πράγμα που σημαίνει ότι δεσμεύουν περισσότερο άνθρακα στο ίδιο χρονικό πλαίσιο. Επίσης, η βιομάζα που παράγεται από μικρόβια «μπορεί να καλλιεργηθεί σε μη καλλιεργήσιμη γη και σε θαλασσινό νερό, με αποτέλεσμα να μην ανταγωνίζεται την παραγωγή τροφίμων», λέει.
Ένα επιπλέον όφελος είναι το γεγονός ότι η βιομάζα μπορεί να «καλλιεργηθεί» σε μεγάλες λίμνες ή βιοαντιδραστήρες και να χρησιμοποιηθεί για βιοκαύσιμα, λιπάσματα, συμπληρώματα πρωτεΐνης και ζωοτροφές. Η χρήση μικροβίων για τη δέσμευση άνθρακα είναι πιο οικονομική από την αξιοποίηση τεχνολογιών όπως η άμεση δέσμευση από τον αέρα, λέει η Onyeaka.
Οι τεχνολογικοί περιορισμοί καθιστούν δύσκολη την κλιμάκωση αυτού του είδους των συστημάτων. «Οι βέλτιστες πρακτικές για την επιλογή κορυφαίων στελεχών, για την καλλιέργεια τους σε μεγάλη κλίμακα, συμπεριλαμβανομένης της μεγιστοποίησης της ποσότητας CO2 που απορροφάται και στη συνέχεια για τη συλλογή της βιομάζας, είναι πρόκληση και ποικίλλουν δραστικά μεταξύ των στελεχών και των τοποθεσιών», αναφέρει η Kira Schipper.
Είναι αξιοσημείωτο, πάντως, ότι ορισμένες εταιρείες έχουν ήδη αρχίσει να εφαρμόζουν συστήματα δέσμευσης CO2 χρησιμοποιώντας βακτήρια. Στις ΗΠΑ, η LanzaTech χρησιμοποιεί βακτήρια για να μετατρέψει το CO2 σε καύσιμα αεροσκαφών και χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται σε προϊόντα που κυμαίνονται από απορρυπαντικά πλυντηρίων ρούχων μέχρι αρώματα. Η βρετανική εταιρεία CyanoCapture χρησιμοποιεί κυανοβακτήρια για την παραγωγή βιολογικών ελαίων και βιομάζας.
Με πληροφορίες από το BBC.