ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก

ตัวช่วยดักจับคาร์บอน! นักวิทย์ใช้แบคทีเรีย “เร่งหินผุ” 2.6 เท่า ช่วยดึงคาร์บอนจากอากาศลงทะเล

08 ก.ย. 695 นาที08 ก.ย. 69

นักวิทย์ดัดแปลงพันธุกรรมแบคทีเรียสายพันธุ์ทะเล ให้สร้างสารดักจับสนิมเหล็กบนแร่หิน ช่วยเร่งกระบวนการกัดเซาะตามธรรมชาติถึง 2.6 เท่า เพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศลงสู่มหาสมุทร

ขนาดตัวอักษร

นักวิทย์ดัดแปลงพันธุกรรมแบคทีเรียสายพันธุ์ทะเล ให้สร้างสารดักจับสนิมเหล็กบนแร่หิน ช่วยเร่งกระบวนการกัดเซาะตามธรรมชาติถึง 2.6 เท่า เพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศลงสู่มหาสมุทร

นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นนวัตกรรมดักจับและกักเก็บคาร์บอนในรูปแบบใหม่ โดยทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ได้ดัดแปลงพันธุกรรมจุลินทรีย์เพื่อเร่งกระบวนการทางธรณีวิทยาตามธรรมชาติ ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศลงสู่มหาสมุทรได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อ "สนิมเหล็ก" ขวางกระบวนการดักจับคาร์บอน

ตามปกติ โลกมีกลไกเยียวยาตัวเองผ่านกระบวนการกัดพังของหินตามธรรมชาติ (Natural Rock Weathering) โดยเฉพาะเมื่อแร่ซิลิเกตอย่าง "โอลิวีน" (Olivine) สัมผัสกับน้ำและอากาศ แร่ธาตุจะค่อย ๆ ปล่อยแมกนีเซียมและเหล็กออกมา ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ แล้วเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของสารละลายไบคาร์บอเนต (HCO3−) ที่ถูกกักเก็บไว้อย่างปลอดภัยในน้ำทะเลนานนับแสนปี

อย่างไรก็ตาม ปัญหาใหญ่ของกลไกธรรมชาตินี้คือความเชื่องช้า เมื่อเหล็กหลุดออกจากเนื้อหิน จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนกลายเป็น "สนิมเหล็ก" เคลือบอยู่บนผิวหิน เปรียบเสมือนเกราะป้องกันที่เกาะแน่นและขวางไม่ให้แร่ธาตุชั้นในย่อยสลายต่อ ส่งผลให้กระบวนการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ตามธรรมชาติต้องหยุดชะงักลง

ใช้แบคทีเรียเร่งธรรมชาติให้ทำงานเร็วขึ้น

งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) ร่วมกับ สถาบันวิสส์ (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Biotechnology โดยทีมนักวิจัยนำโดย ดร. Neil Dalvie และศาสตราจารย์ Pamela Silver ได้นำแบคทีเรียสายพันธุ์ทะเลที่มีชื่อว่า Alteromonas macleodii มาทำการตัดต่อพันธุกรรม

ทีมงานวิจัยทดลองใช้แบคทีเรียเร่งการกัดกร่อนของหิน

จุลินทรีย์สายพันธุ์ธรรมชาติตามปกติจะผลิตสารโมเลกุลพิเศษเรียกว่า "ซิเดอโรฟอร์" (Siderophores) เพื่อจับและย่อยสนิมเหล็กมาเป็นอาหาร แต่เมื่อพวกมันได้รับเหล็กเพียงพอแล้ว กลไกตามธรรมชาติจะสั่งให้หยุดสร้างสารนี้ทันที ทีมนักวิจัยจึงดัดแปลงพันธุกรรมจุลินทรีย์ใหม่ เพื่อปลดล็อกกลไกดังกล่าว ทำให้แบคทีเรียสามารถผลิตสารดักจับสนิมได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่สนว่าในสิ่งแวดล้อมจะมีปริมาณเหล็กเท่าใด ผลจากการทดสอบในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพระบบไหลเวียนน้ำทะเลพบว่า แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมสามารถขจัดชั้นสนิมและเร่งอัตราการกัดเซาะหินโอลิวีนได้เร็วขึ้นถึง 2.6 เท่า ส่งผลให้การเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศไปเป็นไบคาร์บอเนตในน้ำทะเลเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

ต่างจากเทคโนโลยีเดิมอย่างไร?

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีดักจับคาร์บอนจากอากาศโดยตรง (Direct Air Capture - DAC) ส่วนใหญ่ต้องพึ่งพาเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ใช้พลังงานไฟฟ้ามหาศาลและมีต้นทุนการก่อสร้างสูงมาก ขณะที่วิธีการฟื้นฟูธรรมชาติด้วยการปลูกป่าก็ต้องใช้พื้นที่ดินขนาดใหญ่และมีความเสี่ยงจากไฟป่าหรือการรบกวนของมนุษย์

เทคโนโลยีการเร่งหินผุด้วยแบคทีเรีย (Microbial Enhanced Weathering) ถือเป็นทางเลือกใหม่ที่ผสานพลังทางชีววิทยาและธรณีวิทยาเข้าด้วยกัน ช่วยลดการพึ่งพาพลังงานภายนอก เนื่องจากแบคทีเรียใช้พลังงานเคมีจากแร่ธาตุและสารอาหารในน้ำทะเลในการเจริญเติบโต และที่สำคัญคาร์บอนที่ถูกดึงลงสู่มหาสมุทรในรูปของไบคาร์บอเนตจะมีความคงตัวสูงมาก สามารถกักเก็บไว้ได้ปลอดภัยยาวนานหลายพันปีโดยไม่รั่วซึมกลับสู่บรรยากาศ

เทคโนโลยีเร่งหินผุด้วยแบคทีเรียสายพันธุ์ทะเล

ก้าวต่อไปและการนำไปใช้งานจริง

แม้งานวิจัยนี้จะยังอยู่ในระดับห้องปฏิบัติการ แต่ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์สังเคราะห์สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในภารกิจกู้วิกฤตโลกร้อนได้จริง โดยเทคโนโลยีนี้อาจถูกนำไปประยุกต์ใช้ร่วมกับระบบบำบัดน้ำเสียริมชายฝั่ง สถานีปรับสภาพน้ำทะเล หรือชายหาดที่มีการเร่งกัดเซาะหินเพื่อเพิ่มการดูดซับคาร์บอน

การเพิ่มประสิทธิภาพการดักจับคาร์บอนได้อย่างรวดเร็วจะช่วยให้ภาคอุตสาหกรรมและประเทศต่าง ๆ มีเครื่องมือในการบรรลุเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero) ช่วยลดผลกระทบจากสภาวะอากาศแปรปรวน คลื่นความร้อน และระดับน้ำทะเลที่เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อชีวิตและความเป็นอยู่ของคนทุกคนบนโลก

การผสมผสานเทคโนโลยีชีวภาพสังเคราะห์เข้ากับกระบวนการทางธรณีวิทยา นับเป็นก้าวสำคัญที่พิสูจน์ว่าสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอย่างแบคทีเรียสามารถเป็นกำลังสำคัญในการแก้ปัญหาระดับโลกได้ แม้เทคโนโลยีนี้ยังต้องผ่านการศึกษาเรื่องความปลอดภัยทางระบบนิเวศและการขยายขนาดการใช้งานจริง แต่ก็เป็นสัญญาณอันดีที่แสดงให้เห็นถึงความพยายามในการฟื้นฟูสมดุลของชั้นบรรยากาศโลกได้อย่างยั่งยืน

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: phys, wyss, interestingengineering, nature
ที่มาภาพ: wyss

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

เขียนโดย

นักเขียนอิสระ สนใจเทคโนโลยี เชื่อว่าคอนเทนต์และ Storytelling ที่ดี สามารถเชื่อมโยงผู้คนกับข้อมูลได้

บทความที่เกี่ยวข้อง

หมอตัวจิ๋วในร่างกาย ส่องการพัฒนาหุ่นยนต์จิ๋ว สู่การรักษาโรคร้ายในอนาคตเทคโนโลยี

หมอตัวจิ๋วในร่างกาย ส่องการพัฒนาหุ่นยนต์จิ๋ว สู่การรักษาโรคร้ายในอนาคต

ในยุคสมัยปัจจุบันการแพทย์แบบเฉพาะจุด (Precision Medicine) กำลังจะทำให้เรื่องที่ดูไกลตัวอย่างหุ่นยนต์ซ่อมแซมร่างกายที่เราเคยเห็นในภาพยนตร์กลายเป็นความจริงขึ้นมา

12 ต.ค. 69|4 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
เปิด “วิทยาศาสตร์แห่งอำนาจ : ศาสตร์นอกห้องเรียน” ครั้งที่ 2!วิทยาศาสตร์

เปิด “วิทยาศาสตร์แห่งอำนาจ : ศาสตร์นอกห้องเรียน” ครั้งที่ 2!

เปิด “วิทยาศาสตร์แห่งอำนาจ : ศาสตร์นอกห้องเรียน” ครั้งที่ 2 “โฟกัส” อยู่ที่วิทยาศาสตร์แห่งอำนาจทางสังคมอีก 2 เรื่อง 2 คน คือ “โสกราตีส” (Socrates) และ “เปาบุ้นจิ้น”

11 ต.ค. 69|1 วันที่แล้ว
อ่านต่อ →
Meta แบนโฆษณา TikTok บน Facebook และ Instagram ใน 7 ประเทศ รวมไทย มีผลทันที!Social Media

Meta แบนโฆษณา TikTok บน Facebook และ Instagram ใน 7 ประเทศ รวมไทย มีผลทันที!

Meta เจ้าของ Facebook และ Instagram ประกาศห้ามโฆษณาและข้อความการตลาดจาก ByteDance บริษัทแม่ของ TikTok บนแพลตฟอร์มอย่างเป็นทางการ ครอบคลุม 7 ประเทศหลัก รวมถึงประเทศไทยและสหรัฐฯ โดยมีผลบังคับใช้ทันที

10 ต.ค. 69|1 วันที่แล้ว
อ่านต่อ →
กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศวิทยาศาสตร์

กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศ

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
ผลตรวจสุขภาพโลกล่าสุด! เราข้ามขีดจำกัดของโลก ไปแล้ว 7 ใน 9 ข้อสิ่งแวดล้อม

ผลตรวจสุขภาพโลกล่าสุด! เราข้ามขีดจำกัดของโลก ไปแล้ว 7 ใน 9 ข้อ

09 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
จับตาคลื่นความร้อนทำยุโรปร้อนจัด! สร้างสถิติใหม่ต่อเนื่อง?สิ่งแวดล้อม

จับตาคลื่นความร้อนทำยุโรปร้อนจัด! สร้างสถิติใหม่ต่อเนื่อง?

05 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
อธิบาย “ปรากฏการณ์เอลนีโญ” ทำให้โลกเกิดภัยแล้งและน้ำท่วมได้อย่างไร?สิ่งแวดล้อม

อธิบาย “ปรากฏการณ์เอลนีโญ” ทำให้โลกเกิดภัยแล้งและน้ำท่วมได้อย่างไร?

05 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
เปิดเหตุผล  “โตเกียว” รอดน้ำท่วม แม้ฝนตกนานถึง 34 วันสิ่งแวดล้อม

เปิดเหตุผล “โตเกียว” รอดน้ำท่วม แม้ฝนตกนานถึง 34 วัน

02 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
โลกกำลังเตือนอะไรเรา ? 10 ประเทศเสี่ยงเผชิญภัยพิบัติรุนแรงสิ่งแวดล้อม

โลกกำลังเตือนอะไรเรา ? 10 ประเทศเสี่ยงเผชิญภัยพิบัติรุนแรง

02 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
เมืองใหญ่ทั่วโลก มีวิธีรับมือฝนตกสุดขั้วอย่างไร?สิ่งแวดล้อม

เมืองใหญ่ทั่วโลก มีวิธีรับมือฝนตกสุดขั้วอย่างไร?

30 ก.ย. 69
อ่านต่อ →
Floodboard เช็กน้ำท่วมกรุงเทพฯ เรียลไทม์ ใช้ฟรี ไม่ต้องโหลดแอปฯสิ่งแวดล้อม

Floodboard เช็กน้ำท่วมกรุงเทพฯ เรียลไทม์ ใช้ฟรี ไม่ต้องโหลดแอปฯ

28 ก.ย. 69
อ่านต่อ →