Substancje chemiczne i energia z dwutlenku węgla
Wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla może zapewnić znaczne obniżenie emisji w niektórych sektorach, jednak ma pewne wady. Wiąże się ono bowiem z wysokim kosztem inwestycyjnym, przy czym potencjalna pojemność składowa nie jest pewna. Ponadto w ostatnich latach technologia ta napotyka na coraz większy sprzeciw społeczny, a do tego sam proces jest energochłonny. Zamiast postępować z wychwyconym CO2 jak z odpadem, można potraktować go jak surowiec chemiczny do syntezy innych związków. To właśnie było tematem finansowanego ze środków UE projektu MICROBIOELECTROSYN (Microbially catalysed electricity driven bioproduction from CO2 at the cathode in bioelectrochemical systems). Motywacją do powstania projektu MICROBIOELECTROSYN były opracowane niedawno systemy bioelektrochemiczne (BES). Przede wszystkim mikrobiologiczne ogniwa paliwowe wykorzystujące bakterie do utleniania materii organicznej i nieorganicznej w celu wytwarzania prądu elektrycznego, które dotychczas były testowane w warunkach laboratoryjnych, powoli wkraczają na rynek. Owa bioprodukcja jest dość obiecująca ze względu na szereg zalet, a wśród nich możliwość produkowania związków wielowęglowych. Ponadto energia niezbędna do zasilanej elektrycznie produkcji chemikaliów wysokowartościowych przy użyciu mikroorganizmów może zostać odzyskana ze źródeł odnawialnych. Przed realizacją projektu MICROBIOELECTROSYN, zidentyfikowano zaledwie kilka katalizatorów mikrobiologicznych nadających się do tego procesu. Co więcej nie znano wpływu materiałów elektrodowych ani innych parametrów roboczych na kolonizację mikrobiologiczną po stronie katody. Na początek naukowcy opracowali efektywną metodę wzbogacania mieszanej, lecz odtwarzalnej społeczności drobnoustrojów. Następnie wzbogaconą populację mikrobiologiczną z powodzeniem wykorzystano w katodach BES do natychmiastowego uruchomienia bioprodukcji octanowej z CO2. Proces wzbogacenia polegał na jednorazowym dodaniu 2-bromoetanosulfonianu w fazie początkowej, a wkrótce potem na przeprowadzeniu kilku transferów hodowlanych. W połączeniu z nieprzerwaną galwano statyczną pracą katod doprowadziło to do najwyższych dotychczas wskaźników produkcji octanu. Pomyślna demonstracja ciągłej elektrosyntezy drobnoustrojów otwiera drogę ku szybkiej konwersji CO2 i nadwyżki energii elektrycznej w nadające się do składowania chemikalia w ramach koncepcji wychwytywania i utylizacji dwutlenku węgla. Aby jednak koncepcja ta mogła zostać wykorzystana w praktyce, wciąż jeszcze niezbędna jest optymalizacja kilku parametrów operacyjnych.
Słowa kluczowe
Dwutlenek węgla, składowanie geologiczne, odnawialny, octan, wychwytywanie i utylizacja dwutlenku węgla
