Tim norveških naučnika je osmislio proces koji koristi specijalizovane bakterije kako bi industrijske otpadne gasove (ugljen-dioksida i vodonika) pretvarali u gotovo potpuno čist metan. Ovo, biološki proizvedeno gorivo čija čistoća iznosi preko 96 procenata, može se koristiti u postojećim sistemima i postrojenjima kojima je potrebna energija prirodnog gasa za rad.
Time se nudi održivo rešenje za skladištenje obnovljive energije, a osim toga, proces u perspektivi može dovesti i do zamene fosilnih goriva.
Metoda
U laboratoriji Norveškog instituta za bioekonomiju (NIBIO - Norsk institutt for bioøkonomi), naučnici su postigli nešto što je do juče bila naučna fantastika - pošlo im je za rukom da industrijske otpadne gasove pretvore u čisto, upotrebljivo gorivo.
Foto: nibio.no/nibio.no
Eksperiment je pokazao da živi organizmi, ako su pažljivo vođeni u projektovanim okruženjima, mogu pomoći u rešavanju jednog od najvećih izazova čovečanstva - pretvaranja zagađenja u energiju.
Bakterije koje stoje iza otkrića
Tajna ovog otkrića je posebna vrsta mikroba koji se zovu hidrogenotrofni metanogeni (malo se teže izgovara na početku 😄).
Ovi sićušni organizmi, koji nisu vidljivi golim okom, upravo imaju tu izvanrednu sposobnost da uhvate vodonik i ugljen-dioksid, a da ispsute - metan, upotrebljivo gorivo.
Foto: Carbon nanotubes accelerate methane production in pure cultures of methanogens and in a syntrophic coculture: CNT accelerate methanogenesis in pure cultures; Environmental Microbiology (2017)/Andreia F. Salvador, Gilberto Martins, Manuel Melle-Franco, Ricardo Serpa, Alfons J.M. Stams, Ana J. Cavaleiro, M. Alcina Pereira, M. Madalena Alves
Naime, unutar posebnog reaktora, ove bakterije rastu na plastičnim površinama u tankim slojevima koji se nazivaju biofilmovi, tako formirajući čvrsto povezanu zajednicu koja efikasno funkcioniše (praktično kao kao minijaturna fabrika), a sve vreme proizvodeći metan.
- Naš tim je pažljivim unošenjem ovih mikroba u reaktor uspeo da usmeri hemijske reakcije u željenom smeru - rekao je dr Lu Feng, vodeći naučnik projekta.
Željeni smer podrazumeva da su metanogeni mogli da proizvode metan bez potrebe za dodatnim hemikalijama, visokim temperaturama ili ekstremnim pritiscima. U suštini, ove bakterije su obavljale ovaj posao potpuno prirodno.
Unutar reaktora: Pretvaranje otpadnog gasa u čisto gorivo
Postavka reaktora je dizajnirana da maksimalno uveća kontakt između gasova i mikroba. Kako se gas penje uz cevi, tanak film tečnosti je kontinuirano cirkulisao, snabdevajući vodonikom i ugljen-dioksidom zajednice ovog biofilma. Mikrobi su potom pretvarali gasove u metan.
U procesu je takođe korišćen poseban dizajn reaktora sa mlaznim slojem (trickle-bed reactor) čija je svrha bila da pospeši rastvorljivost vodonika u vodi.
Održavanjem stalnog kretanja i kontakta sa površinom, sistem je obezbedio da mikrobi imaju stalno snabdevanje reaktantima. Ova efikasnost je omogućila timu da postigne metan čiji je kvalitet isti kao onog koji se koristi u cevovodima, što je nivo koji obično zahteva složenije hemijske procese.
Pametniji timski rad mikroba
Zanimljivo je da se ovde, slično kao i kod ljudi, ispostavilo da su dve glave pametnije od jedne. 🤓🤓
Foto: Wikipedia.org/Andreas Klingl / CC 4.0
Naime, za razliku od nasumičnog rasta broja bakterija, zajednica biofilma unutar reaktora bila je strukturirana i stabilna. Mikrobi unutar nje su se međusobno podržavali, deleći hranljive materije i štiteći jedni druge od spoljnih negativnih uticaja. Kada je vodonika bilo u izobilju, vrste koje proizvode metan dominirale su reakcijom, dok su bakterije koje podržavaju zajednicu održavale ravnotežu recikliranjem hranljivih materija, ujedno i radeći i na stabilizaciji pH nivoa.
Ova saradnja je sistemu dala veću otpornost, omogućavajući mu da se ponovo pokrene i nakon pauza, tako da se proizvodnja održavala čak i kada je ritam protoka gasa bio promenljiv. Zato se može reći da su mikrobi pretvorili reaktor u živu, samoregulišuću fabriku energije.
Budućnost čistog goriva?
Smatra se da su implikacije ovog prodora velike.
Za početak, reaktori poput ovog mogli bi se koristiti u cementarama, postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda ili biogasnim stanicama za hvatanje i pretvaranje emisija CO2 u čisto metansko gorivo. Budući da se proces odvija na umerenim temperaturama i pritisku blizu ambijentalnog, a da ima visoku efikasnost uz niske troškove energije, njegova implementacija se može očekivati relativno brzo.
Foto: nibio.no/Anette Tjomsland
Iako povećanje obima proizvodnje ostaje izazov, studija objavljena u časopisu Bioresource Technology pokazuje da bakterije mogu pretvoriti zagađenje u energiju.
Ipak, napominje se da bi ovaj pristup trebalo da ima i dodatne inovacije kako bi upotreba postala šira, no, naučna zajednica se slaže da je tim naučnika uspeo da napravi veliki korak napred u prevazilaženju jednog od trenutno najvećih problema čovečanstva, a to je pretvaranje ogromnih emisija ugljenika u energetski održivo rešenje.
Autor: redportal.rs
