Бактерии ускорили выветривание пород для улавливания углекислого газа
Выветривание силикатных горных пород — геологический процесс, в ходе которого кислая вода реагирует с кальций- и магнийсодержащими минералами, в результате чего CO₂ переходит из атмосферы в форму стабильных бикарбонатов и в конечном счёте оседает в океане. Именно этот природный цикл регулировал климат Земли на протяжении геологических эпох. Проблема: в естественном темпе процесс слишком медленен, чтобы компенсировать современные выбросы. «Усиленное выветривание пород» (Enhanced Rock Weathering, ERW) — внесение измельчённых силикатных пород на поля — уже изучается как инструмент удаления углерода. Новое исследование, описанное на Phys.org, делает следующий шаг: подключает к процессу генетически модифицированных бактерий.
Ключевую роль в ускорении выветривания играют бактериальные сидерофоры — небольшие молекулы, которые бактерии секретируют для «добычи» ионов железа из среды. Оказалось, что сидерофоры также интенсивно растворяют железо из поверхности силикатных минералов — и тем самым дестабилизируют кристаллическую решётку, ускоряя общий процесс выветривания.
Что сделали учёные
Исследовательская группа, связанная с Гарвардским университетом, разработала генно-инженерные штаммы бактерий с усиленной выработкой сидерофоров — в объёмах, достаточных для того, чтобы ускорить растворение минеральных поверхностей в промышленно значимых условиях. Природные бактериальные штаммы вырабатывают сидерофоры в умеренных количествах; генная инженерия позволила многократно увеличить продукцию.
В лабораторных и полевых инкубационных опытах:
— бактериальные сидерофоры действительно ускоряли растворение базальта и других силикатных пород; — совместное внесение модифицированных бактерий и измельчённого базальта на почву давало синергетический эффект по сравнению с добавлением только базальта; — в слегка кислых почвах комбинированный подход улучшал карбонатную щелочность — прямой показатель удаления CO₂.
Масштаб потенциального воздействия
Глобальные модели показывают, что ERW при распространении на ~50% мировых пахотных земель могло бы удалять 0,5–2 гигатонны CO₂ в год к 2050 году. Добавление биологического ускорителя в виде инженерных бактерий теоретически позволяет получить сопоставимый результат при меньших объёмах внесения породы — что критично для экономики метода.
До полевого применения остаётся решить вопросы долгосрочной стабильности инженерных штаммов в естественной почвенной микробиоте, их безопасности для сельскохозяйственных растений и регуляторные вопросы применения ГМО на открытых полях.
Ранее pronedra.ru писал о бактериальной стабилизации токсичного урана.
