إزالة الميثان بكفاءة باستخدام بكتيريا “الميثانوتروف” وتحويله إلى ثاني أكسيد الكربون والكتلة الحيوية بشكل طبيعي
البكتيريا التي "تأكل" غاز الميثان يمكن أن تبطئ ظاهرة الاحتباس الحراري
يمكن للبكتيريا التي تستهلك غاز الميثان الدفيئة أن تبطئ معدل الاحتباس الحراري، وفقا لدراسة نشرت هذا الأسبوع.
الميثان هو أحد غازات الدفيئة القوية المنبعثة من أنشطة الطاقة (الغاز الطبيعي والبترول) والصناعة والزراعة واستخدام الأراضي وإدارة النفايات.
الآن تقترح مجموعة من الباحثين من جامعة كاليفورنيا لونج بيتش طريقة لإزالة الميثان باستخدام مجموعة من البكتيريا المعروفة باسم الميثانوتروف لتحويل الميثان بشكل طبيعي إلى ثاني أكسيد الكربون والكتلة الحيوية، جميع البكتيريا في هذه المجموعة “تأكل” الميثان، وتزيله من الهواء وتحول جزءًا منه إلى خلايا كمصدر للبروتين المستدام، وفقًا للباحثة الرئيسية ماري إي ليدستروم.
وقد وجد فريق ليدستروم سلالة من البكتيريا ضمن هذه المجموعة تسمى methylotuvimicrobium buryatense 5GB1C، والتي يمكنها إزالة الميثان بكفاءة حتى عندما يكون موجودًا بكميات أقل.
وقال الباحثون، إنه إذا انتشرت على نطاق واسع، فإن هذه التكنولوجيا لديها القدرة على المساعدة في إبطاء ظاهرة الاحتباس الحراري.
عادةً، تزدهر هذه المجموعة من البكتيريا في البيئات التي تحتوي على مستويات عالية من الميثان (بين 5000 و10000 جزء في المليون (ppm)) تحتوي التركيزات الطبيعية في غلافنا الجوي على مستويات أقل بكثير تبلغ حوالي 1.9 جزء في المليون فقط من الميثان، لكن مناطق معينة مثل مدافن النفايات وحقول الأرز وآبار النفط تنبعث منها تركيزات أعلى تبلغ حوالي 500 جزء في المليون.
البكتيريا حول قطعان الماشية
وقال إيوان نيسبت، أستاذ علوم الأرض في جامعة رويال هولواي بجامعة لندن، تعليقًا على ذلك: “البكتيريا التي تأكل غاز الميثان بسرعة بتركيزات أعلى موجودة حول قطعان الماشية، وما إلى ذلك، يمكن أن تساهم بشكل كبير في خفض انبعاثات غاز الميثان، خاصة من الزراعة الاستوائية”. نتائج الدراسة.
ومن المحتمل أن يكون معدل استهلاك الميثان المرتفع في هذه السلالة يرجع إلى انخفاض متطلبات الطاقة وزيادة جذب الميثان – أكثر من خمس مرات أكثر من البكتيريا الأخرى، وفقًا للدراسة.
وقال نيسبت: “تعمل البكتيريا على أكسدة غاز الميثان وتحويله إلى ثاني أكسيد الكربون (غاز دفيئة أقل قوة بكثير)، ومن ثم يمكنك استخدام العادم لضخه إلى الدفيئات الزراعية وزراعة الطماطم”.
وأضاف “العائق الأكبر أمام التنفيذ الآن هو تقني: نحن بحاجة إلى زيادة وحدة معالجة الميثان بمقدار 20 ضعفًا، إذا تمكنا من تحقيق ذلك، فإن أكبر العوائق ستكون رأس المال الاستثماري والقبول العام، وقال ليدستروم: “نعتقد أنه يمكننا اختبار الطيارين الميدانيين في غضون ثلاث إلى أربع سنوات، وسيعتمد التوسع بعد ذلك على رأس المال الاستثماري والتسويق”.
أكبر مصدر لانبعاثات غاز الميثان
يعد قطاع الزراعة أكبر مصدر لانبعاثات غاز الميثان بسبب روث الماشية وإطلاقات الجهاز الهضمي، يتمتع الميثان بقدرة تسخين تزيد عن 85 مرة قوة ثاني أكسيد الكربون على مدار العشرين عامًا الأولى بعد وصوله إلى الغلاف الجوي، ويشكل مشكلة خاصة باعتباره أحد غازات الدفيئة.
لقد ارتفعت مستويات غاز الميثان في الغلاف الجوي بسرعة على مدى السنوات الخمس عشرة الماضية، فبلغت مستويات غير مسبوقة، وتمثل حالياً ما لا يقل عن 30% من إجمالي الانحباس الحراري العالمي. في عام 2021، اتفقت العديد من أكبر الاقتصادات في العالم في مؤتمر Cop26 على العمل معًا لخفض مستويات غاز الميثان بشكل عاجل. ومع ذلك، فإنها مستمرة في الارتفاع .
ولتنفيذ البكتيريا الآكلة للميثان على نطاق واسع، ستكون هناك حاجة إلى آلاف المفاعلات عالية الأداء.
وقالت ماري آن برونز، أستاذة علم الأحياء الدقيقة في التربة في جامعة ولاية بنسلفانيا: “قد يكون هذا أمرًا شاقًا، ولكن إذا كان بقاءنا يعتمد على خفض غاز الميثان في الغلاف الجوي، فقد تكون التكلفة الآن ذات أولوية أقل في تخصيص الموارد، “إن الافتقار إلى الإرادة السياسية والفهم في القطاعين الخاص والعام حول مدى إلحاح الحاجة إلى تقليل غاز الميثان الآن سيؤدي إلى تفاقم ظاهرة الاحتباس الحراري في السنوات المقبلة”.
زيادة انبعاث أكسيد النيتروز
في الوقت الحالي، تركز معظم الحلول المقترحة لخفض غاز الميثان على تقليل الانبعاثات، ولكن هذا ليس ممكنًا دائمًا، يؤكد الباحثون على أن استراتيجيات إزالة الميثان وتقليل الانبعاثات ضرورية لتحقيق الأهداف المناخية، ومع ذلك، يحذر ليدستروم من أن أي استراتيجيات لخفض الانبعاثات تعزز النشاط البكتيري في المجتمعات الطبيعية قد تؤدي أيضًا إلى زيادة انبعاث أكسيد النيتروز (N2O)، الذي لديه قدرة تسخين عالمية تبلغ 10 أضعاف قدرة الميثان. ومن الأهمية بمكان أن هذه التكنولوجيا المعتمدة على البكتيريا الميثانوتروفية لا تنتج انبعاثات أكسيد النيتروز.
تنبأت التوقعات الأخيرة بإمكانية خفض التسخين العالمي بمقدار 0.21 درجة مئوية إلى 0.22 درجة مئوية عن طريق إزالة 0.3 إلى 1 بيتاجرام من الميثان بحلول عام 2050، ومن المتوقع أن يكون الانخفاض في درجات الحرارة بهذا الحجم كبيرًا خاصة عندما يقترن باستراتيجيات أخرى لخفض الانبعاثات.
