Учени от Харвард са модифицирали генетично широко разпространена морска бактерия, за да ускорят изветряването на скалите – естествен процес, който отстранява въглероден диоксид от атмосферата и спомага за регулирането на климата на Земята. Екипът модифицира Alteromonas macleodii, за да ускори изветряването на оливин в морската вода. Тествана в специално създадени биореактори, бактерията ускори процеса 2,6 пъти и увеличи отстраняването на CO2 от атмосферата.

Изветряването на скалите започва, когато силикатни минерали като оливин се разтварят след излагане на вода, въздух и биологична активност. Процесът освобождава магнезий, желязо и силикат, като същевременно превръща разтворения във вода атмосферен CO₂ в бикарбонат. Освободеното желязо обаче се окислява при излагане на атмосферата и образува ръжда върху минералната повърхност. Това покритие забавя по-нататъшното разтваряне и ограничава скоростта, с която скалата може да улавя въглерод.

Някои бактерии естествено произвеждат сидерофори – молекули, които се свързват с окисленото желязо и го правят разтворимо. Чрез отстраняването на това желязо микробите ефективно премахват ръждата от минералната повърхност и позволяват на изветряването да продължи по-бързо. Изследователите установиха, че естествените бактерии спират да произвеждат сидерофори, след като получат достатъчно желязо за растежа си.

Затова учените модифицираха A. macleodii така, че да продължава да произвежда молекулите, независимо от нивата на желязо в околната среда.

„За да постигнем ускорено изветряване в голям мащаб, модифицирахме A. macleodii така, че винаги да произвежда сидерофори. По същество ние отделихме производството на сидерофори от нивата на желязо в околната среда.“

заяви Нийл Далви След като първоначалните експерименти се оказаха обещаващи, изследователите изградиха биореактори в пилотен мащаб, съдържащи няколко килограма зелен оливинов пясък, потопен в необработена морска вода, събрана от пристанището на Бостън.

Морската вода и бактериите непрекъснато преминаваха през минерала, което позволи на екипа да измери изветряването при условия на стационарно състояние. В крайна сметка системата абсорбираше 0,5 грама атмосферен CO₂ на ден. Модифицираните микроби увеличиха изветряването на оливина 2,6 пъти в сравнение с контролните условия. Според изследователите експериментът доказа, че синтетичната биология може да ускори геоложки процес, който обикновено протича в изключително дълги периоди.

„Нашето проучване обхваща концепцията за инженерство, вдъхновено от биологията, и начина, по който синтетичната биология може да се приложи за подобряване на нормалните процеси на регулиране на климата, което в крайна сметка би могло да има положително въздействие върху нашата планета.“

заяви Памела Силвър, един от основните членове на академичния състав и съосновател на Института „Уайс“ към Харвард

Екипът също така извърши анализ на жизнения цикъл, обхващащ уловения и изпуснатия въглерод в биологичните, геоложките и химическите компоненти на системата. Оценката помогна да се определят оперативните параметри, които биха били важни за постигането на нетно отстраняване на въглерод в промишлен мащаб. Необходими са допълнителни изследвания за намиране на икономически жизнеспособни източници на силикатни минерали и други суровини. Учените проучват също така дали от минералите могат да се извличат ценни метали, докато въглеродът се секвестира.

Едно от предложените приложения включва отглеждането на модифицираните бактерии в големи басейни, подобни на тези, които се използват в пречиствателните станции за отпадъчни води. Непречистената морска вода ще се изпомпва през басейните, преди алкалната вода, съдържаща уловения въглерод, да бъде изпусната в океана.