Учёные создали бактерии для переработки углекислого газа в полезные химические вещества

Исследователи из Северо-Западного университета (Northwestern University) и LanzaTech разработали штамм бактерий, которые позволяют расщепить углекислый газ (CO₂) и превратить его в полезные промышленные химикаты. Этот подход они назвали углеродно-отрицательным при производстве данных химических веществ.

Новый процесс ферментации углекислого газа позволяет не только удалять парниковые газы из атмосферы, но и даёт возможность избежать использования ископаемого топлива, которое обычно требуется при производстве ацетона и IPA. Как показал анализ жизненного цикла, проведённый исследовательской группой, при условии широкого распространения этой углеродно-отрицательной технологии можно сократить выбросы парниковых газов на 160% по сравнению со стандартными процессами.

Как говорит один из авторов исследования, Майкл Джуэтт, возрастающий климатический кризис вместе с быстрым ростом населения создаёт одну из  серьезных проблем для человечества, которая заключается в непрекращающихся выбросах и накоплением CO₂ биосфере. Джуэтт считает, что их разработка является одним из решений для производства полезных промышленных продуктов на устойчивой основе. Кроме того, можно использовать CO₂ для преобразования биоэкономики.

Джуэтт является профессором химической и биологической инженерии в Северо-Западном университете. Он занимался исследованием вместе с Майклом Кёпке и Чинг Леангом из LanzaTech. Такие промышленные химикаты, как ацетон и изопропиловый спирт, имеют широкую сферу применения, а совокупный объём этого рынка в мире превышает 10 млрд $. Изопропиловый спирт применяется в качестве дезинфицирующего и антисептического средства. Это вещество является основой в одной из двух формул дезинфицирующих средств, которые рекомендует Всемирная организация здравоохранения при обработке для уничтожения вируса SARS-CoV-2. Ацетон являются растворителями многих синтетических волокон, а также пластиков. Кроме того, он применяется в качестве жидкости для снятия лака, разбавителя полиэфирной смолы, средства для очистки оборудования и инструментов и т. д.

В настоящее время эти полезные промышленные химикаты выпускаются из ископаемых ресурсов, что приводит к изменению климата. Для организации устойчивого производства, исследователи предлагают новый процесс газовой ферментации. Анаэробная бактерия, которую они разработали, получила название Clostridium autoethanogenum. Используя инструменты синтетической биологии, учёные перепрограммировали бактерию на процесс ферментации CO₂ для производства ацетона и IPA. Как говорит Джуэтт, разработанные инновации основаны на бесклеточных стратегиях, которые направляли создание штаммов и оптимизировали ферменты. Он говорит, что это позволило сократить время производства более чем на год.

Специалисты считают, что разработанные ими технологии вполне реально перевести в промышленные масштабы производства. Потенциально подход также может использоваться для создания производства других ценных промышленных химических веществ. Генеральный директор LanzaTech, Дженнифер Холмгрен, сказала, что сделанное открытие является важным этапом в предотвращении климатической катастрофы.

Прочитать о проведённой работе и результатах исследования можно в этой статье.