细菌可以检测碳捕获位点的泄漏

苏格兰海洋科学协会(SAMS)和奥斯陆大学的研究人员表示，细菌和古细菌可用于监测储存的二氧化碳(CO2)并将其转化为有用的产品，如乙醇和乙酸盐。在10月3日发表的“ 生物技术趋势”杂志上，他们讨论了新的生物信息学工具如何使研究人员能够阅读微生物群落遗传学的变化 - 例如，可以检测潜在的二氧化碳泄漏 - 以及这些分析如何有助于制造大规模捕获和储存二氧化碳是可行的。

二氧化碳浓度上升导致全球变暖和海洋酸化。从大型点源捕获这些二氧化碳并将其储存在地下地质构造中，称为碳捕获和储存(CCS)的过程被认为是一种将其从大气中排出并减少其影响的有前途的方法。二氧化碳被埋在多孔且可渗透的岩石中，该岩石覆盖有至少一层不透水的岩石。

但这种潜在的解决方案伴随着风险，SAMS的生物地球化学家Natalie Hicks(@DrNatalieHicks)说，“如果发生泄漏，碳捕获存储最大的问题之一就是环境影响......我们怎么知道呢? ，我们如何发现它，以及环境影响是什么。“

希克斯和她的合着者，包括一个由遗传学家和工程师组成的多学科团队，他说，除了监测CCS站点的物理方法，例如测量二氧化碳水平，目前缺乏明确的协议，并且在远程站点可能很难，它应该可以监测生活在这些地点上方沉积物中的细菌和古菌，以发现潜在的泄漏。他们指出先前在苏格兰西海岸的一个海底水库中进行的模拟二氧化碳泄漏实验，该实验检测到其他生物明显受到影响之前水库周围微生物群落的变化。

研究人员指出，这种方法需要更多关于微生物群落的信息以及它们如何应对二氧化碳的波动。它还将依赖于开发工具来对微生物群落中的基因组和宏基因组学数据进行测序和分析，将其与环境条件联系起来，并允许检测微生物响应的小规模变化，例如CO2泄漏。

希克斯及其同事进一步认为，除了监测泄漏外，细菌和古细菌还可以帮助将储存的二氧化碳转化为有用的产品，包括乙醇，乙酸盐，丙酮，乳酸盐和甲烷。细菌中吸收二氧化碳的代谢途径是众所周知的，但近年来已发现其他将二氧化碳转化为这些化学物质的途径。挪威大学的生物学家Unni Vik(@unnivik)说，这些途径“存在于原核生命树的很大一部分中，我们预计会有更多的二氧化碳途径未被发现然而。”

通过操纵CCS站点周围的微生物类型，可以将一些二氧化碳转化为燃料或其他工业用产品，这一过程称为碳捕获和利用(CCU)。甚至可能合成地修饰细菌以产生某些所需的化学物质，如果可以证明这可以安全有效地进行(例如，大肠杆菌最近被设计为从CO 2产生糖，10.1016 / j.cell.2016.05。 064)

虽然要将这种微生物监测和二氧化碳储存场所的利用变为现实还有很多工作要做，但研究人员认为这是值得的。正如奥斯陆大学的Kjetill S. Jakobsen(@kjetillj)所说：“风险与控制和调节二氧化碳的必要性之间存在权衡，如果你真的遇到像海洋酸化这样的巨大问题，你可能需要用这些技术摆脱它。“