به گزارش آکادمی علوم چین، تیمی به سرپرستی گائو شیانگ از مؤسسه فناوری پیشرفته شنژن، به همراه شیا چوان از دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین، سامانه‌ای مصنوعی برای بازیافت کربن اقیانوسی توسعه داده‌اند که قادر است CO₂ محلول در آب دریا را جذب کرده و مستقیماً به اسید سوکسینیک تبدیل کند.
این سامانه پیشنهادی، الکتروشیمی و تخمیر میکروبی را در یک فرایند آبشاری منحصربه‌فرد با یکدیگر ترکیب می‌کند. در این فرایند، آب دریا به درون یک راکتور الکتروشیمیایی پنج‌محفظه‌ای تزریق شد، جایی که میدان الکتریکی اعمال‌شده موجب تجزیه آب و تولید پروتون‌هایی شد که در یک محفظه هدف، موجب اسیدی شدن آب دریا می‌گردید. این تغییر در pH به‌طور مؤثری گونه‌های کربنات محلول را به گاز CO₂ تبدیل کرد.
سپس CO₂ از طریق یک غشا با الیاف توخالی جداسازی شد و به راکتور دوم منتقل گردید که در آن از کاتالیزور سفارشی بر پایه بیسموت برای کاهش انتخابی CO₂ و تولید اسید فرمیک (formic acid) استفاده شد. اسید فرمیک حاصل، به یک سویه مهندسی‌شده از باکتری Vibrio natriegens تغذیه شد تا طی فرآیند تخمیر میکروبی، به اسید سوکسینیک تبدیل شود — که یکی از مونومرهای کلیدی برای تولید پلی‌بوتیلن سوکسینات (polybutylene succinate)، یک پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر، به شمار می‌رود.
این سامانه عملکردی چشمگیر از خود نشان داد. راکتور پنج‌محفظه‌ای به‌مدت بیش از ۵۳۰ ساعت به‌طور پیوسته CO₂ را از آب دریا طبیعی گرفته‌شده از خلیج شنژن چین استخراج کرد و به کارایی جذب ۷۰ درصدی دست یافت. هزینه تخمینی جذب نیز حدود ۲۳۰ دلار به‌ازای هر تُن CO₂ برآورد شد که با پیشرفته‌ترین فناوری‌های موجود در جذب کربن قابل رقابت است.
پژوهشگران می‌گویند که با به‌کارگیری میکروب‌های مهندسی‌شده متفاوت، می‌توان این سامانه را برای تولید طیفی از مواد شیمیایی صنعتی ارزشمند مانند اسید لاکتیک، آلانین و ۱٬۴-بوتان‌دی‌ال نیز تنظیم کرد.
این نخستین نمونه‌ای است که کل مسیر از CO₂ اقیانوسی تا تولید یک ماده خام قابل‌استفاده برای ساخت زیست‌پلاستیک را طی می‌کند. نکته محوری این است که CO₂ به یک مونومر زیست‌پلاستیکی با پایداری و توجیه اقتصادی امیدوارکننده تبدیل شده است.
این مطالعه راهبردی پایدار برای بازیافت کربن منشأگرفته از اقیانوس را نشان می‌دهد و مسیرهای تازه‌ای را برای سنتز زیست‌مولکولی مبتنی بر الکتروشیمی می‌گشاید.
منبع: cas
