تطوير طريقة اصطناعية لامتصاص ثاني أكسيد الكربون أسرع من النباتات
كتبت: يارا كمال
إن الفكر التقليدي عندما نتحدث عن ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسب خطيرة هو تحديد طرق تجعلنا نتأكد أننا نضخ كمية ثاني أكسيد الكربون أقل في الهواء في المقام الأول.
ولكن النباتات أيضًا تساعد في تقليل أثر الإنسان في زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون، فهي تمتص حوالي 25% من انبعاثات الكربون لإنتاج وقود لنفسها أثناء عملية التمثيل الضوئي. إن المشكلة الوحيدة هي أن النظام الطبيعي هذا بطيء وغير كافٍ.
لذا طوّر باحثون ألمان في دراسة جديدة نظام اصطناعي لدمج ثاني أكسيد الكربون بالمركبات العضوية يُدعى ”تثبيت الكربون“، والذي سيكون أسرع بشكل كبير من الطريقة الطبيعية، كما ينتج عنه طاقة أكثر.
عندما تمتص النباتات الكربون فيما يُعرف بـ”دورة كالفن“ وهي المرحلة الثانية من عملية التمثيل الضوئي، يساعد إنزيم يُدعى ”RuBisCO“ في تحفيز التفاعل الذي يحوّل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز، والذي تستخدمه النباتات كمصدر للطاقة.
إن العقبة في هذا النظام، وفقًا للباحث الرئيسي ”توبياس إرب“ من معهد ”ماكس بلانك“ لعلم الأحياء الدقيقة الأرضية، إن هذا الإنزيم ”RuBisCO“ ليس سريعًا بشكل كافٍ، كما أنه عُرضة للخطأ، ففي كل خمس محاولات لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز، يمزج الإنزيم ثاني أكسيد الكربون مع غاز الأكسجين، مما يزيد من بطء امتصاص الكربون.
لمعرفة إمكانية تصميم نظام صناعي أفضل، فحص فريق ”إرب“ مكتبة من حوالي 40 ألف إنزيم معروف من كل مناحي الحياة.
توجد بعض هذه الإنزيمات في جسم الإنسان وفي بكتيريا القناة الهضمية وفي النباتات والميكروبات التي تعيش في المحيطات وعلى أسطح النباتات.
من تلك القائمة الكبيرة، حدد العلماء 17 إنزيم مختلف من 9 كائنات مختلفة، وصمموهم في نظام جديد من 11 خطوة والذي يُعيد عمل دورة كالفن ولكن بنتائج فائقة.
قد تمهّد تلك الإنزيمات، التي تنتمي لمجموعة تُسمى ”ECRs“، الطريق أمام نوع جديد من أنظمة احتجاز الكربون العضوية أكثر فعالية من النباتات الطبيعية.
إن هذه الإنزيمات قادرة على تثبيت ثاني أكسيد الكربون بمعدل يقرب من 20 ضعف سرعة إنزيم ”RuBisCo“.
لم تُجرّب هذه العملية إلا في أنبوبة الاختبار حتى الآن، لذا فمازال من المبكر أن نقول ما مدى سرعة هذا النظام في احتجاز الكربون الجوي في العالم الحقيقي.
ويقدّر ”إرب“ هذا النظام بأنه قد يكون أسرع من النباتات الطبيعية بما يصل إلى ضعفين أو ثلاثة أضعاف، ولكنه مجرد تخمين حتى تُجرى أبحاث أكثر.
المصدر: sciencealert
