Potresti avere familiarità con la cattura diretta dell'aria, o DAC, in cui l'anidride carbonica viene rimossa dall'atmosfera nel tentativo di rallentare gli effetti del cambiamento climatico. Ora uno scienziato del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) ha proposto uno schema per la cattura diretta dell'oceano. Rimozione di CO₂ dagli oceani consentirà loro di continuare a svolgere il proprio lavoro di assorbimento dell'eccesso di CO₂ dall'atmosfera.

Gli esperti per lo più concordano sul fatto che la lotta al cambiamento climatico richiederà più che arrestare le emissioni di gas che riscaldano il clima. Dobbiamo anche rimuovere l'anidride carbonica e altri gas serra che sono già stati emessi, per un ammontare di gigatonnellate di CO₂ rimossi ogni anno entro il 2050 al fine di ottenere emissioni nette zero. Gli oceani contengono molta più CO₂ rispetto all'atmosfera e hanno agito come un importante pozzo di carbonio per il nostro pianeta.

Peter Agbo è uno scienziato del personale del Berkeley Lab nella divisione di scienze chimiche, con un incarico secondario nella divisione di biofisica molecolare e bioimaging integrato. Gli è stata assegnata una sovvenzione attraverso la Carbon Negative Initiative di Berkeley Lab, che mira a sviluppare tecnologie rivoluzionarie per le emissioni negative, per la sua proposta di cattura degli oceani. I suoi co-ricercatori di questo progetto sono Steven Singer del Joint BioEnergy Institute e Ruchira Chatterjee, una scienziata della Molecular Biophysics and Integrated Bioimaging Division del Berkeley Lab.

D. Puoi spiegare come pensi che la tua tecnologia funzioni?

Quello che sto essenzialmente cercando di fare è convertire CO₂ calcare, e un modo per farlo è usare l'acqua di mare. Il motivo per cui puoi farlo è perché il calcare è composto da magnesio, o ciò che viene chiamato magnesio e carbonati di calcio. C'è molto magnesio e calcio naturalmente residenti nell'acqua di mare. Quindi, se hai CO₂ gratuiti galleggiando nell'acqua di mare, insieme a quel magnesio e calcio, formerà naturalmente calcare in una certa misura, ma il processo è molto lento:scale temporali geologiche al limite.

Si scopre che il collo di bottiglia nella conversione di CO₂ a questi carbonati di magnesio e calcio nell'acqua di mare è un processo che è naturalmente catalizzato da un enzima chiamato anidrasi carbonica. Non è importante conoscere il nome dell'enzima; è solo importante sapere che quando aggiungi anidrasi carbonica a questa miscela di acqua di mare, puoi sostanzialmente accelerare la conversione di CO₂ a questi calcari in condizioni idonee.

E quindi l'idea è di aumentare la scala, disegnando CO₂ dall'atmosfera nell'oceano e alla fine in un prodotto calcareo che potresti sequestrare.

D. Affascinante. Quindi vuoi trasformare l'anidride carbonica in roccia usando un processo che si verifica naturalmente nell'acqua di mare, ma accelerandolo. Sembra quasi fantascienza. Quali sono le sfide per farlo funzionare?

Per assorbire CO₂ dall'aria abbastanza velocemente perché la tecnologia funzioni, devi risolvere il problema di come fornire abbastanza di questo enzima da poter implementare questo processo su una scala significativa. Se dovessimo semplicemente provare a fornire l'enzima come un prodotto puro, non potresti farlo in un modo economicamente sostenibile. Quindi la domanda a cui sto cercando di rispondere qui è, come lo faresti? Devi anche trovare il modo di stabilizzare il pH e miscelare abbastanza aria per aumentare e mantenere la tua CO₂ concentrazione in acqua.

La soluzione che mi è venuta in mente è stata, ok, dato che sappiamo che l'anidrasi carbonica è una proteina e le proteine ​​sono sintetizzate naturalmente da sistemi biochimici, come i batteri, che possiamo manipolare, quindi potremmo prendere i batteri e quindi ingegnerizzarli per produrre carbonio anidra per noi. E puoi semplicemente continuare a coltivare questi batteri finché li nutri. Un problema, tuttavia, è che ora hai spostato l'onere dei costi sulla fornitura di cibo sufficiente per produrre abbastanza batteri per produrre abbastanza enzimi.

Un modo per aggirare questo problema sarebbe usare batteri che possono crescere usando energia e sostanze nutritive che sono prontamente disponibili nell'ambiente naturale. Quindi questo indicava i batteri fotosintetici. Possono utilizzare la luce solare come fonte di energia e possono anche utilizzare CO₂ come loro fonte di carbonio di cui nutrirsi. E alcuni batteri fotosintetici possono anche utilizzare i minerali che si trovano naturalmente nell'acqua di mare essenzialmente come vitamine.

D. Interessante. Quindi il percorso per catturare l'eccesso di CO₂ sta nell'essere in grado di progettare un microbo?

Potenzialmente a senso unico, sì. Quello su cui ho lavorato in questo progetto è sviluppare un batterio geneticamente modificato che è fotosintetico ed è progettato per produrre molta anidrasi di carbonio sulla sua superficie. Quindi, se dovessi metterlo in acqua di mare, dove hai molto magnesio e calcio, e anche CO₂ presente, vedresti una rapida formazione di calcare. Questa è l'idea di base.

Per ora è un piccolo progetto, quindi ho deciso di concentrarmi sull'ottenere l'organismo ingegnerizzato. In questo momento, sto semplicemente cercando di sviluppare il sistema catalizzatore primario, che sono i batteri modificati con gli enzimi per guidare la mineralizzazione. Gli altri pezzi non banali di questo approccio:come progettare in modo appropriato il reattore per stabilizzare la CO₂ le concentrazioni e il pH necessari per il funzionamento di questo schema sono sfide future. Ma ho usato simulazioni per informare i miei approcci a questi problemi.

È un progetto divertente perché in un dato giorno io e i miei colleghi potremmo fare elettrochimica fisica o manipolazione genetica in laboratorio.

D. Come sarebbe questo aspetto una volta ingrandito? E quanto carbonio sarebbe in grado di sequestrare?

Quello che ho immaginato è che il batterio sarebbe cresciuto in un bioreattore a scala vegetale. Fondamentalmente fai scorrere l'acqua di mare in questo bioreattore mentre mescoli attivamente l'aria, e elabora l'acqua di mare, convertendola in calcare. Idealmente, probabilmente hai un qualche tipo di processo di centrifugazione a valle per estrarre i solidi, che forse potrebbe essere guidato dal flusso dell'acqua stessa, che quindi aiuta a estrarre i carbonati calcarei prima di espellere l'acqua di mare esaurita. Un'alternativa che potrebbe eventualmente risolvere i vincoli di pH della mineralizzazione sarebbe implementarla invece come un processo reversibile, in cui si utilizza anche l'enzima per riconvertire il carbonio che hai catturato nell'acqua di mare in una CO_{2 flusso (il comportamento dell'anidrasi carbonica è reversibile).}

Quello che ho calcolato per questo sistema, supponendo che l'anidrasi carbonica proteica si comporti sulla superficie batterica, più o meno, come si comporta in soluzione libera, suggerirebbe che avresti bisogno di una pianta che abbia solo circa 1 milione di volume litro, che in realtà è piuttosto piccolo. Uno di questi potrebbe portarti a circa 1 megaton di CO₂ catturato all'anno. Tuttavia, molte ipotesi sono integrate in questo tipo di stima ed è probabile che cambi con l'avanzare del lavoro.

La costruzione di 1.000 impianti di questo tipo a livello globale, un numero esiguo rispetto ai 14.000 impianti di trattamento delle acque nei soli Stati Uniti, consentirebbe la cattura annuale, su scala gigatonnellata, di CO₂ atmosferica . + Esplora ulteriormente

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