Сибирские микроводоросли помогут удалять CO2 из промышленных выбросов | Новости науки

Ученые из Москвы и Ярославля выяснили, что выделенный из реки Енисей штамм микроводорослей Tribonema minus с высокой эффективностью поглощает углекислый газ из воздуха в условиях, которые имитируют промышленные выбросы. Микроводоросли оказались способны захватывать до 30% этого соединения, это в десятки раз больше, чем поглощают наземные растения. 

Исследованные микроорганизмы можно использовать для снижения выбросов углекислого газа от промышленных предприятий и других мер по борьбе с изменением климата. 

В борьбе с изменением климата необходимо не только сокращать выбросы углекислого газа, но и удалять его из атмосферы. С последним могут помочь микроводоросли. Эти микроскопические организмы в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ, причем делают это в десятки раз эффективнее высших растений. Сейчас биологам известно более 50 тысяч видов микроводорослей, но из-за сложного сбора и культивирования в лабораторных условиях лишь несколько десятков из них доступны для использования в промышленности. 

Среди них спирулина, хлорелла, сценедесмус. При этом разные водоросли сильно отличаются способностью поглощать углекислый газ, поэтому, чтобы найти перспективные виды, нужно протестировать различные микроорганизмы на способность к адаптации, поглощению вредных веществ и другие особенности.

Ученые из Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН (Москва), Российского государственного аграрного университета — МСХА имени К. А. Тимирязева (Москва) и Ярославского государственного университета имени П. Г. Демидова (Ярославль) исследовали способность зеленой водоросли Desmodesmus armatus и желто-зеленой водоросли Tribonema minus поглощать углекислый газ. Авторы выделили эти микроорганизмы из реки Енисей, а затем вырастили в лабораторных биореакторах в двух режимах: при обычной атмосферной концентрации углекислого газа (0,04%) и при повышенной (1,5%).

Эксперимент показал, что эти штаммы по-разному адаптируются к таким условиям. Desmodesmus armatus хорошо рос и эффективно поглощал углекислый газ, даже когда последнего в среде было мало. Эффективность улавливания углекислого газа при концентрации 1,5% составила в среднем 11,8%.

Водоросль Tribonema minus при высокой концентрации этого соединения ускоряла свой рост и поглощение углекислого газа примерно в четыре раза. При концентрации 1,5% средняя эффективность захвата углекислого газа оказалась почти в два раза выше, чем у первого штамма (19,1%), а в конце эксперимента достигла 30%. Это делает Tribonema minus перспективным кандидатом для внедрения в системы очистки промышленных выбросов. С другой стороны, Desmodesmus armatus оказался в 1,6 раз лучше в среде с содержанием 0,04% углекислого газа, благодаря чему он может эффективно регенерировать воздух в системах жизнеобеспечения, например, в жилых помещениях, на подводных и космических станциях.

Полученные результаты наглядно показывают, что не существует идеального штамма для решения разных технологических задач. Tribonema minus — перспективный кандидат для использования в системах очистки промышленных выбросов, где требуется быстрая и эффективная утилизация больших объемов углекислого газа, а Desmodesmus armatus надежно работает в системах с обычной аэрацией, например, в открытых прудах. Оба микроорганизма обладают потенциалом для решения актуальных проблем утилизации антропогенных выбросов углекислого газа и иных задач биоэкономики будущего.

«Наше исследование — это целенаправленный поиск в природе организмов с полезными для человека свойствами. В дальнейшем мы планируем оценить биотехнологический потенциал микроводорослей Tribonema minus и Desmodesmus armatus в качестве источников биологически активных соединений с высокой добавленной стоимостью для решения актуальных задач продовольственной безопасности страны», — рассказал руководитель проекта Николай Лобус, кандидат биологических наук, руководитель отдела реализации научных проектов и трансфера технологий Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда и правительством Москвы, опубликованы в журнале Environments.