Inovativní bakterie z Cornellu: Pohlcuje CO2 a získává kovy pro baterie elektromobilů

Vědci z Cornellovy univerzity vyvinuli geneticky upravenou bakterii Gluconobacter oxydans, která dokáže rychle rozkládat jedny z nejhojnějších minerálů na Zemi.

Vědci z Cornellovy univerzity vyvinuli geneticky upravenou bakterii Gluconobacter oxydans, která dokáže rychle rozkládat jedny z nejhojnějších minerálů na Zemi. Tento průlom otevírá novou cestu pro současné odstraňování oxidu uhličitého z atmosféry a získávání kritických prvků, které jsou nezbytné pro výrobu baterií do elektrických vozidel.

Proces, popsaný ve studii publikované v Scientific Reports, nejenže uvolňuje kobalt a nikl – dva kovy klíčové pro výrobu baterií – ale také přeměňuje rozpuštěný hořčík na šťavelan hořečnatý. Tento dosud málo prozkoumaný minerál má potenciál uložit dvakrát více uhlíku na atom hořčíku než běžně studovaný magnezit. Podle profesora Estebana Gazela, hlavního autora studie, tato práce ukazuje, jak biologie může výrazně urychlit jeden z přirozených procesů odstraňování uhlíku ze Země a zároveň vytvářet dodatečnou hodnotu prostřednictvím získávání kritických minerálů. Spojení sekvestrace uhlíku s extrakcí cenných kovů pro baterie může zlepšit ekonomiku rozsáhlého odstraňování uhlíku.

Geovědci dlouho vědí, že zvětrávání silikátových hornin přirozeně odstraňuje oxid uhličitý z atmosféry. Jak dešťová a podzemní voda pomalu rozpouští minerály jako olivín, uvolněný hořčík reaguje s oxidem uhličitým a vytváří stabilní minerály obsahující uhlík. Tým z Cornellu se zaměřil na G. oxydans, bakterii, která již dříve prokázala schopnost produkovat organické kyseliny rozpouštějící minerály. Vědci ji geneticky upravili tak, aby produkovala biolixiviant bohatý na kyseliny. Experimenty ukázaly, že přímý kontakt G. oxydans s minerálními povrchy výrazně zvýšil rychlost rozpouštění ve srovnání s použitím samotných kyselých vedlejších produktů bakterií. Bakterie podporovaly oxidaci železa v minerálech, což jim umožnilo pokračovat v produkci kyselin a udržovat zvětrávání po delší dobu.

Díky tomu upravené bakterie extrahovaly až 75 % hořčíku obsaženého ve vzorcích olivínu během pouhých 15 dnů, přičemž uvolnily také nikl a kobalt. Tým rovněž zdokumentoval tvorbu šťavelanu hořečnatého za pokojové teploty a nízkého pH. Ačkoli jsou experimenty zatím prováděny v laboratorních podmínkách, vědci vidí velký potenciál pro aplikaci této metody na ultramafické důlní odpady. Tyto odpady jsou již rozdrceny na jemné částice, což je činí vhodnými pro urychlené zvětrávání a zároveň poskytují příležitost k získání zbývajících kritických minerálů a trvalému ukládání uhlíku.

Další práce bude zaměřena na zvýšení množství hořčíku přeměněného na šťavelan hořečnatý, identifikaci levnějších surovin pro pěstování bakterií, pochopení dlouhodobé stability šťavelanu hořečnatého jako minerálu pro ukládání uhlíku a další charakterizaci interakce upravených mikrobů s povrchy hornin během zvětrávání.