微生物碳捕捉：可能比你想象的更厉害

随着去年全球温室气体排放再次创下历史新高，许多科学家现在主张需要新的技术来进行碳捕捉和封存，以帮助世界实现其气候目标。

有些人相信大自然可以提供比CCS技术更好的解决方案。微生物是一类微小的生物体，无法用肉眼看见，但它们存在于我们周围，并在捕捉碳、影响气候方面发挥着关键作用。此外，它们还可以被利用来解决其他环境问题，比如拯救濒临灭绝的传粉媒介种群。

科学家最近在西西里附近一座火山岛屿的海岸附近发现了一种微生物，一种吃二氧化碳（CO2）的蓝藻细菌，它可以“以惊人的速度”吞噬二氧化碳。

Vulcano岛被水下火山的喷口环绕，这些喷口是丰富的二氧化碳来源。这些喷口位于浅水区，因此暴露在阳光下（不同于深海的喷口）。所有这些都为以二氧化碳为食物来源的微生物的进化创造了完美的环境。

威尔康奈尔医学院和哈佛医学院专注于微生物学的数据科学家、两个前沿项目的执行主任布雷登·蒂尔尼 (Braden Tierney) 表示，2022 年 9 月在这里发现的微生物“通过光合作用消耗二氧化碳的效率非常高”。该项目由美国生物技术公司Seed Health资助，该公司雇佣了Tierney担任顾问。

Tierney与来自美国哈佛大学、康奈尔大学以及意大利西西里州巴勒莫大学的研究团队合作，成功分离出一种比其他已知蓝藻细菌更快将二氧化碳转化为生物质的微生物。一份详细阐述研究结果的研究报告将于今年晚些时候发布。蓝藻是一类利用光合作用获取能量并在此过程中捕获二氧化碳的细菌。这一新菌株被Tierney称为“有史以来生长最快的蓝藻细菌之一”。他将蓝藻细菌描述为“大自然的小炼金术士”，因为它们可以吸收大量的二氧化碳，并将其转化为有用的资源，如燃料或可生物降解塑料。

Tierney表示：“早期数据显示，（这一新菌株）产生的生物质比其他生长最快的菌株多出22%。”随着它的生长变得更加密集和沉重，这种微生物会沉入水中，这有助于它封存所吸收的二氧化碳。蓝藻细菌的碳捕集潜力已经得到广泛研究。这一发现之所以“真正卓越”，在于这种蓝藻细菌株能够速度吸收二氧化碳，英国伯明翰大学的工业微生物学家兼副教授Helen Onyeaka说道。她表示：“尽管人类已经对快速消耗二氧化碳的微生物进行了研究，但这种特定菌株的吸收速率似乎是无与伦比的。”今年，Tierney及其团队还前往科罗拉多州的落基山脉寻找更多的吸碳微生物。研究人员表示，该地区是“碳酸泉活动的温床”，溶解的二氧化碳浓度高达西西里火山喷口的千倍。Tierney表示，他们在这里分离出的微生物菌株的“二氧化碳水平比我们在西西里看到的要高得多”。该团队正在创建一个“活数据库”，供全球其他科学家使用，使他们能够将DNA序列与已存储的细菌样本相匹配，从而持续研究这些微生物。Tierney表示，Vulcano岛的研究结果“正在扩展我们对数十亿年进化的视野”。由于微生物能够适应不同的环境条件和行星变化，他认为“可以自信地说，在这些进化过程中包含了我们应对（气候变化）所需的工具”。科学家表示，解决气候变化将需要大规模的碳捕集，这可能通过新技术或保护和增强现有的自然生态系统，如森林、泥炭地和土壤来实现。去年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）表示，碳捕集是必不可少的，因为即使大幅削减排放也不足以限制全球变暖。Tierney表示，微生物解决方案应该被用来与其他技术和自然系统“协同工作”，以从大气中抽取二氧化碳。卡塔尔大学可持续发展中心的研究员Kira Schipper表示，使用蓝藻细菌和微藻等微生物进行碳捕集“可能非常有前途”。她补充说，它们的生长速度比传统作物快得多，这意味着它们可以在同样的时间内捕获更多的碳。另一个好处是，微生物产生的生物质“可以在不可耕种的土地上生长，也可以在海水中生长，因此不与粮食生产竞争”她说。这种生物质可以在大型池塘或生物反应器中生长，并用于生物燃料、肥料、蛋白质补充剂和动物饲料的生产制造。