گام مهم دانشمند استونیایی در تبدیل بحران به یک راه حل

یک دانشمند اهل کشور استونی بزرگترین مقصر بحران آب و هوا(دی‌اکسید کربن) را به منبع تجدیدپذیر تبدیل می‌کند.

کد خبر: ۴۵۸۴۲۵

تاریخ: ۳۰ خرداد ۱۴۰۱ - ۱۵:۵۴

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از آی او، در طرح احیای استونی، ۱۰۰ میلیون یورو برای صندوق سبز(Green Fund) در نظر گرفته شده است. این ابزار برای تحریک فناوری‌های نوآورانه و سبز در نظر گرفته شده است. این کشور می‌تواند از این فناوری‌های سبز به خوبی استفاده کند، زیرا هنوز به شدت به سنگ نفت(سنگی که از آن نفت تولید می‌شود) وابسته است.

تخمیر گاز به عنوان راه حل

هم اکنون غلظت کربن دی اکسید در جو ما بیشتر از همیشه است و همچنان در حال رشد است. انتقال انرژی از طریق کربن زدایی در حال وقوع است، اما صنایع سنگین و حمل و نقل به ویژه برای مدتی در آینده به کربن متکی خواهند بود.

" کاسپار والگپیا"(Kaspar Valgepea) استادیار دانشگاه تارتو کشور استونی می‌گوید تخمیر یکی از راه‌های جایگزینی کربن فسیلی با کربن بازیافتی است.

او در "منطقه تحقیقاتی اروپا"(ERA) در زمینه فناوری‌های تخمیر گاز کار می‌کند و آزمایشگاه پیشرفته GasFermTEC را در تارتو در سال ۲۰۱۹ تاسیس کرد. این آزمایشگاه بخشی از مرکز استونی برای زیست پایداری(ECB) است. با استفاده از این فناوری سبز، این دانشمند قصد دارد استونی و در نهایت بقیه جهان را از دو مشکل عمده بحران آب و هوایی که نخستین مشکل افزایش بیش از حد کربن دی اکسید در جو و کوه‌های زباله در حال رشد است، خلاص کند.

تخمیر گاز سنتی در مقایسه با تخمیر گاز جدید

تخمیر سنتی که در آن شکر ماده اولیه است، صدها سال است که در مقیاس وسیع انجام می‌شود. در طول بیست سال گذشته، محققان و صنعت به شدت بر روی میکروارگانیسم‌هایی که می‌توانند بدون نیاز به نور برای انرژی بر روی کربن دی اکسید به عنوان منبع کربن رشد کنند، کار کرده‌اند. ایده ساده است: تخمیر گاز یک نسل بعدی بیوتکنولوژی پایدار است که به جای شکر از گازهای مضر مانند کربن مونوکسید یا دی اکسید کربن به عنوان بستر استفاده می‌کند. بنابراین انتشار کربن به میکروارگانیسم‌هایی که آلودگی را به محصولات زیستی با ارزش تبدیل می‌کنند، منجر می‌شود.

استفاده مجدد پایدار از کربن دی اکسید

تحقیقات والگپیا نه بر ذخیره کربن دی اکسید، بلکه بر استفاده مجدد پایدار از آن تمرکز دارد. تیم او دو خط تحقیق را دنبال می‌کند. آنها گفتند ما می‌خواهیم بهتر درک کنیم که سلول باکتری چگونه کار می‌کند. با این دانش، سپس می‌خواهیم کد ژنتیکی متابولیسم را تغییر دهیم تا دی اکسید کربن و کربن مونواکسید را به طور موثرتری به محصولات بومی یا به محصولات جدید به طوری که تخمیر گاز هوشمندتر و گسترده‌تر شود، تبدیل کنیم.

بنابراین، دانشمند استونیایی تنها بر جریان‌های دی اکسید کربن و کربن مونواکسید تمرکز نمی‌کند. در عوض، تاکید آنها بر درک باکتری‌ها و یافتن راه حل‌های کلی است که در عمل کاربرد دارند. در تارتو، مخلوط‌های گازی مختلف، شرایط محیطی و سویه‌های باکتریایی آزمایش و مهندسی می‌شوند. وظیفه آنها این است که موقعیت‌ها را تا حد امکان واقعی شبیه‌سازی و شناسایی کنند که تحت شرایط خاص چه اتفاقی برای باکتری‌ها می‌افتد.

مدل‌های سخت افزاری و ریاضی

محققان گفتند در آزمایشگاه، مدل‌های سخت افزاری و ریاضی نقش مهمی دارند. ما می‌توانیم سلول را با استفاده از داده‌ها شبیه‌سازی و مدلسازی کنیم. برای مثال، می‌توانیم ببینیم که اگر یک سلول گاز بیشتری به آن وارد کنیم یا کد ژنتیکی متابولیسم را اصلاح کنیم، چه اتفاقی برای آن می‌افتد. این کار را انجام می‌دهیم تا بتوانیم فرآیند تخمیر گاز را کارآمدتر کنیم. به این ترتیب، ما در این روش در عرض پنج ثانیه درمیابیم که سلول چگونه واکنش نشان می‌دهد و این در حالی است که در یک آزمایش واقعی هفته‌ها طول می‌کشد.

آزمایشگاه بی نظیر

آزمایشگاه در تارتو منحصر به فرد است. در سرتاسر جهان، تنها تعداد انگشت شماری از امکانات مشابه وجود دارد که امکان تکرار شرایط مشابه صنعتی را در مقیاس آزمایشگاهی فراهم می‌کند. والگپیا در دوره فوق دکتری خود در دانشگاه کوئینزلند استرالیا تجربه کسب کرد. به عنوان مثال، تیم تحقیقاتی که او بخشی از آن بود به همراه شرکت بیوتکنولوژی آمریکایی LanzaTech، یک سویه باکتریایی را توسعه دادند که گازهای زائد را به یک پلاستیک زیست تخریب پذیر تبدیل می‌کرد.

وقتی فرصت راه‌اندازی یک آزمایشگاه تخمیر گاز در کشورش پیش آمد، او لحظه‌ای درنگ نکرد. او اکنون سه سال است که در آن کار می‌کند و یک مرکز کاملا فعال را اداره می‌کند. او هنوز هم با LanzaTech و آزمایشگاه استرالیا از نزدیک کار می‌کند. در اینجا او همچنین با شرکت‌های محلی همکاری می‌کند. این ایده‌ها می‌توانند در آزمایشگاه عالی باشند، اما باید در مقیاس صنعتی نیز قابل اجرا باشند. GasFermTEC همراه با رهبر شرکت LanzaTech، در حال کار بر روی بهبود فرآیند تخمیر گاز تجاری شده از طریق بهینه‌سازی فرآیند و مهندسی باکتری‌ها است.

تحقیق پیچیده

گروه‌ها یا شرکت‌های تحقیقاتی زیادی روی این فناوری کار نمی‌کنند زیرا تحقیقات پیچیده است. تخمیر گازهای زائد به محصولات مفید می‌تواند در غیاب اکسیژن انجام شود. او گفت: شما نمی‌توانید فقط تجهیزات استاندارد بخرید و یک آزمایشگاه راه‌اندازی کنید. هر اشتباهی که با اکسیژن مرتکب شوید باعث می‌شود آزمایش شما با شکست مواجه شود. این باعث می‌شود همه چیز زمان زیادی ببرد.

والگپیا به طور کلی امید زیادی به بیوتکنولوژی دارد و امیدوار است که دولت استونی نیز چنین دیدگاهی داشته باشد. زمانی که استونی ۱۰۰ میلیون یورو از طرح بازیابی اتحادیه اروپا را برای صندوق سبز اختصاص داد، سه دانشگاه بزرگ استونی ایده‌هایی را مطرح کردند که چگونه می‌توانند تحقیقات علوم زیستی را در این کشور به سطح پیشرفته ارتقا دهند.