بكتيريا تحول ثاني أكسيد الكربون إلى حجر للبناء: اكتشاف قد يغيّر صناعة الأسمنت

عادةً ما يطير ثاني أكسيد الكربون في السماء، لكن بكتيريا صغيرة في التربة لديها خطة مختلفة؛ إذ تُحوّل الغاز، في ظل الظروف المناسبة، إلى حجر جيري صلب.

تكمن الحيلة في البكتيريا العصوية الضخمة (Bacillus megaterium)، وتُظهر دراسة جديدة كيف تقوم هذه الميكروبات بحبس الكربون بكفاءة مذهلة.

وقد قدّم المؤلف الرئيسي للدراسة، ديميتريوس تيرزيس من مختبر ميكانيكا التربة التابع للمعهد الاتحادي السويسري للتكنولوجيا، النتائج.

البكتيريا تحول الكربون إلى حجر جيري بسرعة

داخل قوارير محكمة الغلق، مضغوطة بثاني أكسيد الكربون بأكثر من 470 ضعفًا من الضغط الجوي، رسبت البكتيريا كربونات الكالسيوم، حيث جاء 94% من الكربون مباشرة من الغاز، متفوقة بذلك على معظم المواد الماصة المُهندسة.

يقول تيرزيس: “نعلم أن عشرات البكتيريا لديها القدرة على تمعدن البلورات”، ويؤكد أن استخدام نوع يمتص الكربون مباشرة سيبسط التوسع الصناعي، خصوصًا في الصناعات الأكثر تلويثًا التي تحتاج حلولًا مباشرة عند مصدر الانبعاثات.

ميكروب التربة يحبس الكربون على شكل حجر جيري

عصية ميجاتيريوم، كائن حي هوائي عصوي الشكل، معروف بإنتاج فيتامين ب12 والإنزيمات وتعزيز نمو النباتات، لكن قلائل تصوروه يومًا كعامل بناء.

استغلت المجموعة السويسرية قدرته على ترسيب الكالسيت المحفّز ميكروبيًا عند وجود أيونات الكالسيوم، حيث يمكن لهذا التفاعل أن يربط حبيبات الرمل في كتلة واحدة خلال ساعات.

بديل أنظف للأسمنت

المسار التقليدي لتحلل اليوريا يخلّف الأمونيا، ما يجعل التنظيف مكلفًا ويحد من الاستخدام الواسع.

البديل الذي يستخدم أنزيم الكربونيك أنهيدراز يحوّل ثاني أكسيد الكربون إلى بيكربونات، ثم إلى كالسيت من دون مخلفات سامة.

وأكدت الدراسة أن تركيزات مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون تحفز هذا المسار الأنظف، الذي قد يناسب مصانع الأسمنت والصلب ومنصات تثبيت التربة.

إمكانات صناعية واعدة

إنتاج الأسمنت مسؤول عن نحو 8% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عالميًا.

استبدال جزء منه بكالسيت بكتيري قد يخفض ملايين الأطنان من الانبعاثات مع تخزين الكربون لقرون، كما أظهرت تجارب على الكتل الخرسانية المدعمة بالكالسيت الحيوي أنها تحتفظ بقوتها حتى بعد مئات دورات التجميد والذوبان.

توسيع نطاق الحلول

تعمل شركات مثل “ميدوسويل” على مفاعلات حيوية تجريبية وتخطط لتجارب ميدانية، وتظهر النماذج الاقتصادية أن التقنية قد تصبح منافسة اقتصاديًا، خاصة عند الاعتماد على الكهرباء المتجددة واستخدام مخلفات التعدين والملح كمصادر للكالسيوم.

ورغم التحديات التقنية، فإن استراتيجية الإنزيم المزدوج التي أظهرتها هذه البكتيريا تقدم فرصة لتحويل عبء الكربون الصناعي إلى مواد بناء مستدامة. وقد تصبح الجدران مستقبلًا بمثابة خزائن للكربون.

تتطلب عرض الشرائح هذه للجافا سكريبت.