Ученые в Нижнем Новгороде разрабатывают способ утилизации СО2 с помощью микроводорослей

Ученые НГТУ им. Р.Е. Алексеева при поддержке Нижегородского НОЦ проводят исследование биологических путей превращения углекислого газа микроводорослями и разрабатывают технологию утилизации СО2 в фотобиореакторе.

Цель проекта нижегородских ученых — исследовать основные биологические пути утилизации углекислого газа с использованием биомассы микроорганизмов. В планах — разработать технологии на основе микроорганизмов, которые окажутся наиболее фотосинтетически активными. Исследование проходит при поддержке Нижегородского НОЦ.

Накопление в атмосфере антропогенных парниковых газов приводит к увеличению скорости глобального потепления на планете, что грозит катастрофическими последствиями для экосистем и жизни человека, поэтому к решению этой проблемы приковано внимание ученых во всем мире.

Более 77% парниковых газов — это углекислый газ, который попадает в атмосферу в результате сжигания ископаемых видов топлива на энергостанциях, конверсии сырья при производстве алюминия, цемента, стали, текстиля, целлюлозы, нефтепродуктов. Для достижения цели по ограничению среднего глобального повышения температуры до 2°C необходим устойчивый механизм изъятия углекислого газа из атмосферы.

«Мы поддерживаем не только те разработки, которые завтра могут быть внедрены в производство, с коротким «плечом» трансфера технологий, но и перспективные исследования, прямым образом влияющие на жизнь не просто в нашем регионе, но и в России, в мире. К примеру, использование фотосинтезирующих микроорганизмов представляет собой перспективный и экологически чистый способ утилизации СО2. Прогнозы показывают, что биомасса может внести свой вклад в глобальный энергетический баланс. Среди всех способов утилизации СО2 на долю микроорганизмов будет приходиться к 2050 году до 10 процентов. При этом в качестве конечного продукта можно получать, например, биотопливо и дешевые удобрения для сельского хозяйства», — прокомментировал работу ученых директор Нижегородского НОЦ Тимур Халитов.

Проект нижегородцев предусматривает разработку схемы и создание прототипа закрытого фотобиореактора для абсорбции и переработки углекислого газа в процессе выращивания биомассы микроводорослей. Для этого потребуется обеспечить минимизацию застойных зон и отложений микроорганизмов на поверхностях реактора и внутрикорпусных устройствах, равномерную аэробность, температуру и другие характеристики, удобство обслуживания, чистки, замены источников света и прочих элементов.

«Сейчас ведется отбор видов микроводорослей, обладающих высоким потенциалом к размножению и задержке углекислого газа. Затем в лаборатории мы создаем разные условия культивирования — меняем состав питательной среды, уровень рН, температуру, освещение, аэрацию и другие факторы. Задача — подобрать штаммы микроводорослей, устойчивые к высоким концентрациям СО2 с высокой эффективностью его биофиксации», — рассказала одна из разработчиков проекта, заведующая кафедрой «Нанотехнологии и биотехнологии» НГТУ им. Р.Е. Алексеева, заместитель директора по учебной работе Института физико-химических технологий и материаловедения, кандидат химических наук, доцент Александра Калинина.

По ее словам, преимущества использования микроводорослей в том, что эти микроскопические организмы обладают высокой скоростью роста: биомасса за сутки может увеличиться в три раза, а СО2 используется как источник углерода для питания. По сравнению с наземными растениями микроводоросли имеют более высокий уровень фиксации СО2.

«Объединение процессов культивирования микроводорослей с биофиксацией СО2 может снизить стоимость производства биомассы микроводорослей в промышленных масштабах и компенсировать выбросы СО2 от производств с большими объемами выработки углекислого газа», — добавила Александра Калинина.

Напомним, НОЦ в Нижегородской области был одним из первых пяти научно-образовательных центров, созданных в России в рамках национального проекта «Наука». Нацпроект реализуется в стране по инициативе президента РФ Владимира Путина с 2018 года. В 2021‑м он был переформатирован в нацпроект «Наука и университеты» и включил в себя четыре федеральных проекта: «Развитие интеграционных процессов в сфере науки, высшего образования и индустрии», «Развитие масштабных научных и научно-технологических проектов по приоритетным исследовательским направлениям», «Развитие инфраструктуры для научных исследований и подготовки кадров» и «Развитие человеческого капитала в интересах регионов, отраслей и сектора исследований и разработок».

Период с 2022-го по 2031 год Указом Президента РФ Владимира Путина объявлен Десятилетием науки и технологий в России. Основные задачи Десятилетия — привлечение талантливой молодежи в сферу исследований и разработок, вовлечение исследователей и разработчиков в решение важнейших задач развития общества и страны, а также повышение информированности россиян о достижениях и перспективах отечественной науки. С актуальной информацией о проекте и его инициативах можно ознакомиться на сайте.