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# Biologia # Bioengenharia

Transformando Carbono em Rochas: Uma Nova Abordagem

Esse método usa micróbios pra transformar CO2 em rocha 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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Todo mundo sabe que nosso planeta tá esquentando. Mais de um trilhão de toneladas de dióxido de carbono (CO2) das atividades humanas tá rodando na atmosfera. Isso não é só uma coisinha qualquer; é um dos maiores desafios que a gente enfrenta hoje em dia. Pra combater isso, um relatório especial sugeriu que precisamos tirar grandes quantidades de CO2 do ar todo ano. Um método que tá chamando atenção é transformar CO2 em rocha. Isso mesmo, você ouviu certo-rochas!

Como o CO2 Vira Rocha?

Esse processo esperto se chama mineralização do carbono. Pense nisso como transformar um gás em um sólido. Pra fazer isso, a gente pega certos tipos de rochas, conhecidas como Rochas ultramáficas, que são cheias de minerais. Quando essas rochas se desgastam-meio que como um biscoito que esfarela com o tempo-elas liberam íons de Magnésio. Esses íons podem reagir com o CO2, criando magnesita, uma forma sólida de CO2. É como se a natureza estivesse colocando uma rolha numa garrafa de carbono!

Recebendo Ajuda de Microrganismos Amigáveis

Agora aqui é onde fica interessante: a gente pode acelerar esse processo usando micróbios. Especificamente, um bichinho amigável chamado Gluconobacter Oxydans pode ajudar. Quando esse microrganismo é alimentado com açúcar, ele produz uma solução que dissolve minerais nas rochas ultramáficas. A melhor parte? Ele consegue fazer isso muito mais rápido do que acontece na natureza!

A Corrida pra Capturar CO2

Claro, esse processo é bem devagar e pode levar centenas de milhares de anos pra equilibrar os níveis de CO2. Então, precisamos de uma solução rápida! Enquanto alguns podem pensar em métodos mecânicos como triturar rochas, que podem ser eficazes, eles também são caros e consomem muita energia. Entra o G. oxydans! Esse micróbio consegue puxar metais dessas rochas de forma eficiente enquanto também nos ajuda a armazenar CO2.

Qual a Vantagem dos Metais?

Além de capturar CO2, as rochas ultramáficas também são cheias de metais valiosos como níquel e cobalto, que a gente precisa pra baterias e outras tecnologias. A gente pode recuperar esses metais enquanto também cuida do CO2. É como pegar um dois em um, mas ao invés de tacos, você ganha armazenamento de carbono e recuperação de metais!

O Desafio da Extração

Embora o potencial esteja lá, extrair metais das rochas não é fácil. Os métodos tradicionais podem ser lentos, exigindo muita energia. No entanto, usar o G. oxydans pode nos ajudar a extrair metais muito mais rápido e de forma mais econômica. Pense nisso como usar um liquidificador ao invés de um pilão; torna tudo mais fácil e rápido.

A Magia das Soluções Microbianas

O biolixiviant produzido pelo G. oxydans é bem mágico. Ele consegue extrair íons de magnésio da dunita-um tipo de rocha ultramáfica-muito melhor do que só usar água. Na verdade, depois de um dia, ele pode ser até 20 vezes mais eficaz! Imagine jogar uma poção mágica nas rochas e ver elas derramarem metal.

O Que Acontece com o Tempo?

Mas espera, tem mais! Se você deixar a poção mágica agir por mais tempo, como três ou até dez dias, a eficiência da extração continua melhorando. Nos nossos testes, depois de 96 horas, a extração de magnésio foi impressionantes 42 vezes mais do que só usando água! É como se quanto mais tempo você deixasse a poção em ação, mais tesouros você encontrasse.

O Poder das Alternativas Doces

Agora, vamos falar de açúcar-ou melhor, de onde consegui-lo. Alimentar o G. oxydans com glicose normal pode ficar caro, especialmente se quisermos escalar essa solução. Em vez disso, podemos usar açúcares lignocelulósicos, que vêm de resíduos agrícolas. É como ter uma sobremesa feita com vegetais sobressalentes. Não é a opção mais gostosa, mas faz o trabalho e é bem mais barato!

Microrganismos Mutantes para o Resgate

A gente também tem mexido com nosso micróbio amigável. Usando engenharia genética, criamos uma linhagem mutante do G. oxydans que consegue fazer ainda melhor a extração de metais. Esse mutante pode aumentar a extração de metais em 12%, só mudando alguns genes. Quem diria que a ciência poderia trazer um super-herói pra festa?

A Visão Geral

Então, o que tudo isso significa pra gente? Se conseguirmos otimizar esses processos, poderíamos potencialmente sequestrar uma tonelada de CO2 por cerca de 100 dólares. Embora isso pareça caro, é uma queda considerável em relação aos métodos que custam 358 mil dólares! Se conseguíssemos tornar isso uma realidade, poderíamos começar a enfrentar nossos problemas climáticos uma rocha de cada vez.

Não Vamos Esquecer do pH

Claro, sempre há desafios (não na lista de proibições, felizmente!) pra enfrentar. Por exemplo, o pH do lixiviado tende a ser baixo depois de toda aquela dissolução mineral, o que não é ideal pra transformar esse lixiviado em rocha sólida. Precisaríamos ajustar o pH pra ajudar o processo, mas com um pouco de criatividade, podemos encontrar maneiras de fazer isso usando compostos seguros.

O Futuro é Brilhante, Mas…

Embora tenhamos avançado bastante, ainda há muito a aprender sobre como otimizar o uso do G. oxydans pra lixiviação. Quanto mais claro for nosso caminho, melhor poderemos enfrentar a tarefa colossal de remover o excesso de CO2 do nosso ar. É tudo sobre maximizar o que conseguimos extrair enquanto minimizamos nossos custos de recursos-afinal, a gente não quer sobrecarregar nosso planeta enquanto isso.

Conclusão: Rochas, Micróbios e CO2-Oh Meu!

Em resumo, temos um método promissor pra lidar com a mudança climática transformando carbono em rochas, movido por micróbios amigáveis. O potencial do G. oxydans pra ajudar nesse processo, junto com a chance de recuperar metais valiosos, pode nos levar a um futuro mais sustentável. Se continuarmos fazendo avanços e resolvendo os desafios restantes, talvez a gente encontre um caminho sólido pra um planeta mais fresco. Então, vamos brindar às rochas, micróbios e um ambiente mais limpo!

Fonte original

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

Resumo: 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 atualização: 2024-11-28 00:00:00

Idioma: English

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

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

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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