NS: ученые открыли новый способ очистки выбросов CO₂ микроводорослями на 15%

Современные методы утилизации промышленных выбросов представляют собой комплексную проблему, требующую значительных энергетических и финансовых затрат. Традиционные технологии, такие как абсорбция газов жидкостями и закачка CO₂ в подземные резервуары, характеризуются высокой технической сложностью и не всегда обеспечивают долгосрочную надежность. В ответ на эти вызовы ученые Пермского политехнического университета предложили инновационное решение — биопрепараты на основе микроводорослей, способные эффективно снижать концентрацию углекислого газа (CO₂) в дымовых газах на 15%. Этот метод позволяет создавать локальные системы очистки, интегрируемые непосредственно в производственные процессы, что минимизирует транспортные и энергетические издержки.

Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере является ключевым фактором глобального изменения климата. По данным The Energy Institute, в 2024 году глобальные выбросы парниковых газов достигли 40,8 миллиарда тонн, при этом значительная доля этих выбросов приходится на промышленные предприятия, особенно металлургическую и химическую отрасли. Даже при переходе на возобновляемые источники энергии, предприятия продолжают выделять значительные объемы CO₂, что подчеркивает необходимость разработки локальных технологий улавливания и утилизации газов.

Промышленные выбросы включают не только углекислый газ, но и ряд других опасных соединений, таких как метан, оксиды азота, оксид углерода и диоксид серы. Существующие методы очистки имеют свои ограничения. Химические методы требуют постоянного подогрева и регенерации, что связано с высокими энергетическими затратами, а закачка CO₂ в подземные горизонты сопряжена с рисками утечек и необходимостью транспортировки, что создает дополнительные экологические риски.

Биологические методы, основанные на использовании микроводорослей, являются перспективным направлением исследований. В процессе фотосинтеза микроводоросли не только поглощают углекислый газ, но и преобразуют его в биомассу, которая может найти применение в сельском хозяйстве и других отраслях. Однако для создания специализированных штаммов, способных функционировать в условиях промышленных выбросов, требуются длительные лабораторные исследования и значительные финансовые инвестиции.

Разработка устойчивых культур микроводорослей представляет собой сложный и многоэтапный процесс, требующий использования современного оборудования, поддержания стерильных условий и постоянного контроля. Эти факторы ограничивают практическое применение биотехнологических решений. В качестве альтернативы предлагаются коммерчески доступные биопрепараты на основе микроводорослей — промышленно выращенная биомасса в форме порошков или таблеток, которые могут быть использованы для последующего культивирования в условиях производства.

Ученые Пермского политехнического университета разработали биопрепарат SPIRULINAFOOD на основе микроводорослей Chlorella sp., способный эффективно утилизировать углекислый газ из промышленных выбросов без необходимости лабораторного выращивания. Результаты исследования опубликованы в журнале «Экология и промышленность России». В рамках эксперимента были проанализированы шесть коммерческих препаратов на основе Chlorella sp. и Spirulina sp., с оценкой жизнеспособности клеток после сушки и прессования.

Порошковые образцы биопрепаратов были помещены в питательные растворы и адаптированы в биореакторах. Наибольшую биомассу — на 35% — продемонстрировала культура SPIRULINAFOOD с Chlorella sp., как сообщила доцент кафедры «Охрана окружающей среды» Пермского национального исследовательского политехнического университета Екатерина Белик. Затем культура была проверена на устойчивость к воздействию углекислого газа. В условиях регулярного газоподачи биомасса увеличила свою оптическую плотность более чем в восемь раз за 18 дней, что свидетельствует об интенсивной фотосинтетической активности.

Эксперимент был проведен в условиях, максимально приближенных к параметрам промышленных выбросов, включая воздействие газовой смеси в течение двух дней. Микроорганизмы продемонстрировали высокую устойчивость к загрязняющим веществам, эффективно утилизируя углекислый газ и снижая его концентрацию на 15%. Кроме того, биопрепарат показал способность к снижению содержания оксидов азота, типичных продуктов сжигания топлива, что способствует улучшению качества очищенных газов. Увеличение уровня кислорода в выбросах подтверждает активное протекание фотосинтетического процесса.

Данная технология представляет собой инновационное решение, позволяющее одновременно утилизировать газовые выбросы и производить органическую биомассу, которая может быть использована в качестве экологически чистого удобрения. Ее применение возможно в различных отраслях промышленности, включая энергетику, где она может быть интегрирована в системы дымоудаления тепловых электростанций, а также в нефтехимическую промышленность для очистки сложных газовых смесей, содержащих метан и летучие органические соединения.