Учёные предложили использовать бактерии для переработки метана в полезные продукты
Микробы, питающиеся метаном, могут помочь преобразовать один из самых мощных парниковых газов в полезные продукты, такие как корма для животных, биоразлагаемые пластики и более чистые виды топлива. К такому выводу пришли авторы нового научного обзора, суммирующего быстро развивающиеся исследования в этой области.
Исследование посвящено метанотрофам — сообществам бактерий, которые используют метан в качестве источника углерода и энергии. Учёные утверждают, что эти микробы могут играть двойную роль, сокращая выбросы и одновременно превращая отработанные газы в ценные материалы. Метан обладает потенциалом глобального потепления примерно в 28 раз выше, чем у углекислого газа, в расчёте на 100 лет. Огромные его количества по-прежнему попадают в атмосферу со свалок, из сельского хозяйства, горнодобывающих предприятий и очистных сооружений.
Как отмечают авторы, метанотрофы выступают в роли биологических контролёров, способных замедлить изменение климата и одновременно обеспечить низкоэнергетические пути производства. Эти микробы естественным образом процветают в средах, богатых метаном, включая водно-болотные угодья, рисовые поля, лесные почвы, озёра и даже горячие источники. Они используют специализированные ферменты, которые окисляют метан в несколько этапов в метанол, формальдегид, формиат и, наконец, в углекислый газ в мягких условиях.
Исследователи сейчас работают над масштабированием этих природных способностей. В обзоре выделяются новые инженерные подходы, такие как биопокрытия на свалках, биофильтры, улавливающие метан на шахтах и биогазовых установках, а также системы очистки сточных вод, засеянные метанокисляющими бактериями. Например, в горнодобывающей среде распыление ультратонкой водяной взвеси, содержащей метанотрофы, позволяет снизить концентрацию метана в воздухе, уменьшая как выбросы, так и риск взрывов.
Однако климатические преимущества не всегда прямолинейны. Авторы предупреждают, что удаление метана иногда может увеличить выбросы закиси азота — парникового газа с ещё более высоким потенциалом потепления. Помимо контроля за выбросами, в обзоре подчёркивается, что метанотрофы могут действовать как миниатюрные фабрики для производства продуктов с более высокой добавленной стоимостью. К ним относятся метанол, одноклеточный белок для кормов и биоразлагаемые пластики, известные как полигидроксиалканоаты. Некоторые штаммы могут накапливать более половины своей клеточной массы в виде этих полимерных гранул.
Прогресс ускоряется благодаря современным инструментам, таким как высокопроизводительная сортировка клеток и синтетическая биология, что позволяет учёным проектировать микробные сообщества под конкретные климатические и производственные задачи. По мнению исследователей, в перспективе метанотрофы находятся на стыке смягчения последствий изменения климата, управления отходами и экологически чистого производства, что может превратить метан из проблемы в краеугольный камень устойчивого биопроизводства.
Исследование было в журнале Energy & Environment Nexus.