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# Biología # Bioingeniería

Convierte el carbono en rocas: un nuevo enfoque

Este método usa microbios para transformar CO2 en roca sólida.

Joseph J. Lee, Luke Plante, Brooke Pian, Sabrina Marecos, Sean A. Medin, Jacob D. Klug, Matthew C. Reid, Greeshma Gadikota, Esteban Gazel, Buz Barstow

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Las rocas y los microbios Las rocas y los microbios combaten el CO2. dióxido de carbono en roca sólida. Usando microbios, podemos convertir el
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Todos sabemos que nuestro planeta se está calentando. Más de un billón de toneladas de dióxido de carbono (CO2) de actividades humanas flotan en la atmósfera. Esto no es solo un problemita; es uno de los desafíos más grandes que enfrentamos hoy. Para combatirlo, un informe especial ha sugerido que necesitamos eliminar grandes cantidades de CO2 del aire cada año. Un método que está ganando atención es convertir el CO2 en roca. ¡Sí, escuchaste bien-rocas!

¿Cómo se Convierte CO2 en Roca?

Este proceso ingenioso se llama mineralización de carbono. Piénsalo como convertir un gas en un sólido. Para hacer esto, tomamos ciertos tipos de rocas, conocidas como Rocas ultramáficas, que están llenas de minerales. Cuando estas rocas se desgastan-como cuando una galleta se desmenuza con el tiempo-liberan iones de Magnesio. Estos iones pueden reaccionar con el CO2, creando magnesita, una forma sólida de CO2. ¡Es como el modo de la naturaleza de poner un corcho en una botella de carbono!

Ayudados por Microbios Amigables

Ahora aquí es donde se pone interesante: podemos acelerar este proceso usando microbios. Específicamente, un pequeño bicho llamado Gluconobacter Oxydans puede ayudar. Cuando este microbio recibe azúcar, produce una solución que puede disolver minerales en rocas ultramáficas. ¿Lo mejor? ¡Puede hacerlo mucho más rápido que lo que pasa en la naturaleza!

La Carrera por Capturar CO2

Naturalmente, este proceso es bastante lento y podría tardar cientos de miles de años en equilibrar los niveles de CO2. Así que necesitamos una solución rápida. Mientras que algunos pueden pensar en métodos mecánicos como triturar rocas, que pueden ser efectivos, también son costosos y consumen mucha energía. ¡Entra G. oxydans! Este microbio puede extraer metales de estas rocas de manera eficiente mientras también nos ayuda a almacenar CO2.

¿Qué Hay de los Metales?

Además de capturar CO2, las rocas ultramáficas también albergan metales valiosos como níquel y cobalto, que necesitamos para baterías y otras tecnologías. Podemos recuperar estos metales mientras cuidamos el CO2. ¡Es como una ganga de dos por uno, pero en lugar de tacos, obtienes almacenamiento de carbono y recuperación de metales!

El Desafío de la Extracción

Aunque el potencial está ahí, extraer metales de las rocas no es pan comido. Los métodos tradicionales pueden ser lentos y requieren mucha energía. Sin embargo, usar G. oxydans podría ayudarnos a lixiviar metales mucho más rápido y de manera más económica. Piénsalo como usar una licuadora en lugar de un mortero; simplemente hace las cosas más fáciles y rápidas.

La Magia de las Soluciones Microbianas

El biolixiviante producido por G. oxydans es bastante mágico. Puede lixiviar iones de magnesio de la dunita-un tipo de roca ultramáfica-mucho mejor que solo usar agua. De hecho, después de solo un día, puede ser hasta 20 veces más efectivo. Imagina verter un poco de poción mágica sobre las rocas y ver cómo derraman metal.

¿Qué Pasó con el Tiempo?

¡Pero espera, hay más! Si dejas que la poción mágica actúe durante más tiempo, como tres o incluso diez días, la eficiencia de la extracción sigue mejorando. En nuestras pruebas, después de 96 horas, la extracción de magnesio fue 42 veces más que solo usando agua. Es como si cuanto más tiempo dejas que la poción se macere, más tesoros encuentras.

El Poder de Alternativas Dulces

Ahora, hablemos de azúcar-o mejor dicho, de dónde obtenerla. Alimentar a G. oxydans con glucosa regular puede resultar caro, especialmente si queremos escalar esta solución. En su lugar, podemos usar azúcares lignocelulósicos, que provienen de desechos agrícolas. Es como tener un postre hecho de verduras sobrantes. No es la opción más sabrosa, pero cumple con el trabajo y es mucho más barato.

Microbios Mutantes al Rescate

También hemos estado experimentando con nuestro microbio amigable. Mediante ingeniería genética, creamos una cepa mutante de G. oxydans que puede hacerlo aún mejor en la extracción de metales. Esta mutante puede aumentar la extracción de metales en un 12%, solo cambiando algunos genes. ¿Quién sabía que la ciencia podía traer un superhéroe a la fiesta?

La Gran Imagen

Entonces, ¿qué significa todo esto para nosotros? Si podemos optimizar estos procesos, podríamos potencialmente secuestrar una tonelada de CO2 por unos $100. Aunque suena caro, ¡es una gran disminución en comparación con métodos que cuestan $358,000! Si pudiéramos hacer de eso una realidad, podríamos comenzar a abordar nuestros problemas climáticos una roca a la vez.

No Olvidemos el pH

Por supuesto, siempre hay obstáculos (¡no en la lista prohibida, gracias!) que superar. Por ejemplo, el pH del lixiviado tiende a ser bajo después de toda esa disolución mineral, lo que no es ideal para convertir ese lixiviado en roca sólida. Necesitaríamos ajustar el pH para ayudar al proceso, pero con un poco de creatividad, podemos encontrar maneras de hacerlo usando compuestos seguros.

El Futuro es Brillante, Pero…

Aunque hemos avanzado significativamente, aún hay mucho que aprender sobre cómo optimizar el uso de G. oxydans para la lixiviación. Cuanto más claro sea nuestro camino, mejor podremos abordar la enorme tarea de eliminar el exceso de CO2 de nuestro aire. Se trata de maximizar lo que podemos extraer mientras minimizamos nuestros costos de recursos-después de todo, no queremos poner demasiado estrés en nuestro planeta mientras lo hacemos.

Conclusión: Rocas, Microbios, y CO2-¡Oh Dios!

En resumen, tenemos un método prometedor para lidiar con el cambio climático convirtiendo carbono en rocas, impulsado por microbios amigables. El potencial de G. oxydans para ayudar en este proceso, junto con la posibilidad de recuperar metales valiosos, podría llevarnos hacia un futuro más sostenible. Si seguimos avanzando y resolviendo los desafíos restantes, podríamos encontrarnos en un camino sólido hacia un planeta más fresco. ¡Así que brindemos por las rocas, los microbios y un ambiente más limpio!

Fuente original

Título: Bio-Accelerated Weathering of Ultramafic Minerals with Gluconobacter oxydans

Resumen: Ultramafic rocks are an abundant source of cations for CO2 mineralization (e.g., Mg) and elements for sustainability technologies (e.g., Ni, Cr, Mn, Co, Al). However, there is no industrially useful process for dissolving ultramafic materials to release cations for CO2 sequestration or mining them for energy-critical elements. Weathering of ultramafic rocks by rainwater, release of metal cations, and subsequent CO2 mineralization already naturally sequesters CO2 from the atmosphere, but this natural process will take thousands to hundreds of thousands of years to remove excess anthropogenic CO2, far too late to deal with global warming that will happen over the next century. Mechanical acceleration of weathering by grinding can accelerate cation release but is prohibitively expensive. In this article we show that gluconic acid-based lixiviants produced by the mineral-dissolving microbe Gluconobacter oxydans accelerate leaching of Mg2+ by 20x over deionized water, and that leaching of Mg, Mn, Fe, Co, and Ni further improves by 73% from 24 to 96 hours. At low pulp density (1%) the G. oxydans biolixiviant is only 6% more effective than gluconic acid. But, at 60% pulp density the G. oxydans biolixiviant is 3.2x more effective than just gluconic acid. We demonstrate that biolixiviants made with cellulosic hydrolysate are not significantly worse than biolixiviants made with glucose, dramatically improving the feedstock available for bioleaching. Finally, we demonstrate that we can reduce the number of carbon atoms in the biolixiviant feedstock (e.g., glucose or cellulosic hydrolysate) needed to release one Mg2+ ion and mineralize one atom of carbon from CO2 from 525 to 1.

Autores: Joseph J. Lee, Luke Plante, Brooke Pian, Sabrina Marecos, Sean A. Medin, Jacob D. Klug, Matthew C. Reid, Greeshma Gadikota, Esteban Gazel, Buz Barstow

Última actualización: 2024-11-28 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.25.625253

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.25.625253.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

Gracias a biorxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.

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