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# Biologie # Bioingénierie

Transformer le carbone en roches : une nouvelle approche

Cette méthode utilise des microbes pour transformer le CO2 en roche solide.

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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Des rochers et des Des rochers et des microbes luttent contre le CO2 le dioxyde de carbone en roche solide. Avec des microbes, on peut transformer
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On est tous au courant que notre planète se réchauffe. Plus d'un trillion de tonnes de dioxyde de carbone (CO2) provenant des activités humaines flottent dans l'atmosphère. Ce n'est pas juste un petit souci ; c'est un des plus gros défis qu'on affronte aujourd'hui. Pour lutter contre ça, un rapport spécial a suggéré qu'on doit retirer d'énormes quantités de CO2 de l'air chaque année. Un moyen qui attire de plus en plus l'attention, c'est de transformer le CO2 en roche. Ouais, tu as bien entendu-des roches !

Comment le CO2 devient roche ?

Ce processus malin s'appelle la minéralisation du carbone. Pense à ça comme transformer un gaz en solide. Pour faire ça, on prend certains types de roches, appelées Roches ultramafiques, qui sont pleines de minéraux. Quand ces roches s'altèrent-un peu comme un cookie qui s'effrite avec le temps-elles libèrent des ions de Magnésium. Ces ions peuvent ensuite réagir avec le CO2, créant de la magnésite, une forme solide de CO2. C'est un peu le moyen de la nature de boucher une bouteille de carbone !

Aide des microbes sympa

Là où ça devient intéressant : on peut accélérer ce processus avec des microbes. Plus précisément, un petit bug sympa appelé Gluconobacter Oxydans peut aider. Quand ce microbe mange du sucre, il produit une solution qui peut dissoudre les minéraux dans les roches ultramafiques. Le meilleur, c'est qu'il peut faire ça beaucoup plus vite que ce qui se passe dans la nature !

La course pour capturer le CO2

Naturellement, ce processus est plutôt lent et pourrait prendre des centaines de milliers d'années pour équilibrer les niveaux de CO2. Donc, on a besoin d'une solution rapide ! Certains pourraient penser à des méthodes mécaniques comme écraser les roches, ce qui peut être efficace, mais c'est aussi cher et énergivore. Entrée de G. oxydans ! Ce microbe peut efficacement tirer des métaux de ces roches tout en nous aidant à stocker du CO2.

Quel est le bon plan pour les métaux ?

En plus de capturer le CO2, les roches ultramafiques abritent aussi des métaux précieux comme le nickel et le cobalt, dont on a besoin pour les batteries et d'autres technologies. On peut récupérer ces métaux tout en s'occupant du CO2. C'est comme avoir un deux-en-un, mais au lieu de tacos, tu obtiens du stockage de carbone et de la récupération de métaux !

Le défi de l'extraction

Bien que le potentiel soit là, extraire des métaux des roches n'est pas une promenade de santé. Les méthodes traditionnelles peuvent être lentes et nécessitent beaucoup d'énergie. Cependant, utiliser G. oxydans pourrait nous aider à tirer des métaux beaucoup plus rapidement et à moindre coût. Pense à ça comme utiliser un mixeur au lieu d'un mortier et d'un pilon ; ça rend juste les choses plus faciles et plus rapides.

La magie des solutions microbiennes

Le biolixiviant produit par G. oxydans est plutôt magique. Il peut extraire des ions de magnésium de la dunite-un type de roche ultramafique-bien mieux que de l'eau ordinaire. En fait, après juste un jour, il peut être jusqu'à 20 fois plus efficace ! Imagine verser une potion magique sur les roches et les voir cracher des métaux.

Ce qui se passe avec le temps ?

Mais attends, il y a plus ! Si tu laisses la potion magique agir plus longtemps, comme trois ou même dix jours, l'efficacité de l'extraction continue d'augmenter. Dans nos tests, après 96 heures, l'extraction de magnésium était de 42 fois plus que juste avec de l'eau ! C'est comme si plus tu laissais la potion infuser, plus tu trouvais de trésors.

Le pouvoir des alternatives sucrées

Passons maintenant au sucre-ou plutôt, d'où le prendre. Nourrir G. oxydans avec du glucose régulier peut coûter cher, surtout si on veut faire monter cette solution. Au lieu de ça, on peut utiliser des sucres lignocellulosiques, qui proviennent des déchets agricoles. C'est comme avoir un dessert réalisé avec des légumes restants. Pas l'option la plus gourmande, mais ça fait le job et c'est beaucoup moins cher !

Des microbes mutants à la rescousse

On a aussi bricolo avec notre microbe sympa. En utilisant le génie génétique, on a créé une souche mutant de G. oxydans qui peut faire encore mieux pour extraire les métaux. Ce mutant peut augmenter l'extraction de métal de 12 %, juste en changeant quelques gènes. Qui aurait cru que la science pouvait amener un super-héros à la fête ?

La grande image

Alors, qu'est-ce que tout ça signifie pour nous ? Si on peut optimiser ces processus, on pourrait potentiellement séquestrer une tonne de CO2 pour environ 100 $. Bien que ça semble cher, c'est une réduction considérable par rapport aux méthodes coûtant 358 000 $ ! Si on pouvait en faire une réalité, on pourrait commencer à résoudre nos problèmes climatiques une roche à la fois.

N'oublions pas le pH

Bien sûr, il y a toujours des obstacles (pas sur la liste des interdits, heureusement !) à surmonter. Par exemple, le pH de la lixiviation a tendance à être bas après toute cette dissolution minérale, ce qui n'est pas idéal pour transformer cette lixiviation en roche solide. On devrait ajuster le pH pour aider le processus, mais avec un peu de créativité, on peut trouver des moyens de le faire en utilisant des composés sûrs.

L'avenir est radieux, mais…

Bien qu'on ait fait d'énormes progrès, il reste encore beaucoup à apprendre sur l'optimisation de l'utilisation de G. oxydans pour la lixiviation. Plus notre chemin sera clair, mieux on pourra s'attaquer à la tâche massive de retirer l'excès de CO2 de notre air. C'est tout une question de maximiser ce qu'on peut extraire tout en minimisant nos coûts de ressources-après tout, on ne veut pas trop peser sur notre planète pendant qu'on y est.

Conclusion : Roches, microbes et CO2-Oh là là !

En résumé, on a une méthode prometteuse pour lutter contre le changement climatique en transformant le carbone en roches, propulsée par des microbes sympas. Le potentiel de G. oxydans pour aider ce processus, avec la chance de récupérer des métaux précieux, pourrait nous mener vers un futur plus durable. Si on continue à progresser et à résoudre les défis restants, on pourrait bien se retrouver sur un chemin solide vers une planète plus fraîche. Alors, levons nos verres aux roches, aux microbes et à un environnement plus propre !

Source originale

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

Résumé: 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.

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

Dernière mise à jour: 2024-11-28 00:00:00

Langue: English

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

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

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

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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