Мікроби голодні. Весь час. І живуть вони всюди, у величезній кількості. Ми можемо не побачити їх неозброєним оком, але вони є в ґрунті, озерах, океанах, гідротермальних джерелах , наших будинках і навіть у наших власних тілах. І вони не просто тусуються там. Вони постійно їдять. Всі разом вони їдять так багато, що впливають на стихійні цикли всієї планети.

Багато мікробів, що живуть на нашій планеті, роблять усе можливе, щоб ці елементарні цикли відбувалися в ідеальному балансі. Справа в тому, що втручання людини значно змінило баланс більш ніж одного з них.

Це звучить досить похмуро – і частково це так. Настав час змін. І ключ до змін може лежати в простій рисі, яку ми маємо в кожному живому організмі на Землі. Їжа потрібна всім, від мікроскопічно малих до найбільших синіх китів. Для мікробів їжа може включати майже все. Деякі мікроби харчуються яблуками, інші віддають перевагу молочному цукру (лактозі) і допомагають нам робити йогурт і сир. І багатьом мікробам подобається смак відходів.

Це надзвичайно зручно, наприклад, коли справа доходить до очищення наших стічних вод. Мільярди мікробів на очисних спорудах із задоволенням поглинають усі поживні речовини у воді, яка змивається в каналізацію. Це зменшує наш ризик захворіти та допомагає покращити якість поверхневих вод. Досить дивно, правда?

Деякі мікроби на нашій планеті можуть перетворювати свою їжу на наше паливо. І вони теж харчуються відходами. Протягом чотирьох років я вивчав мікроби, що виробляють паливо, які харчуються чадним газом – дуже токсичним, горючим газом, який утворюється, серед іншого, під час виробництва сталі. Зараз сталеливарна промисловість виробляє приблизно 2 мільярди тонн сталі на рік, а окис вуглецю становить від 20% до 30% відпрацьованих газів. Цей відпрацьований чадний газ зараз спалюється для отримання вуглекислого газу. Менш токсичний, але все ж досить шкідливий. Але мікроби, що споживають окис вуглецю, можуть перетворити ці величезні кількості відпрацьованих газів на екологічно чисте паливо.

Маленькі хіміки

Мікроби, що споживають окис вуглецю, яких я вивчав під час докторської дисертації, можуть виробляти етанол, біопаливо, яке вже кілька десятиліть домішують у звичайне паливо, щоб зробити його трохи екологічнішим.

Проте більша частина біоетанолу у світі виробляється з харчових культур. Це спровокувало дебати щодо пріоритету палива над їжею – чи справді ми повинні використовувати зернові культури для живлення наших автомобілів, коли значна частина населення світу голодує?

На щастя, наші маленькі друзі, які харчуються чадним газом, можуть виробляти етанол із відпрацьованих газів. Я досліджував , як підштовхнути їх виробляти якомога більше етанолу якомога швидше .

Щоб вивчити цих маленьких мікробів, я дозволив їм рости в 3-літрових скляних посудинах, які називаються біореакторами. Кожен біореактор містив бульбашки дорогоцінного чадного газу, який мої мікроби використовують як джерело їжі. Я контролював, скільки чадного газу вони з’їдають і як швидко вони ростуть. Я міг би додати додаткові запаси їжі або порівняти, як мікроби реагували на раптові удари чадного газу або безперервного, стабільного його потоку. З усім цим контролем я міг перевірити межі здатності моїх мікробів поглинати чадний газ.

Але навіть для мікробів, що харчуються чадним газом, чадний газ може бути токсичним. По суті, це тому, що вони не можуть насправді вибрати, чи хочуть вони їсти чадний газ чи ні. Чадний газ є свого роду хуліганом. Якщо воно є, вони мають його з’їсти. Так само, як міс Транчбулл, яка змусила бідного Брюса з’їсти весь шоколадний торт у «Матильді » Роальда Дала. Однак, як і Брюс, люди, які поїдають чадний газ, витривалі. Якщо тиск чадного газу навколо них стає занадто високим, вони справляються з цим, перетворюючи чадний газ на етанол. Це зручно, оскільки це означає, що якщо ми дозволимо цим мікробам рости під високим тиском чадного газу, вони вироблятимуть для нас багато етанолу.

Це також масштабується в реальному світі. Американська компанія LanzaTech перетворює відпрацьований газ сталеливарного заводу та інші потоки відходів на біоетанол на повномасштабних заводах. І все це стало можливим завдяки мікробам, маленьким хімікам, яких ми навіть не можемо побачити неозброєним оком: «Переробка вуглецю за допомогою біології», як заявляє LanzaTech.

Мікроби маленькі. Але вони можуть вплинути на величезні зміни та допомогти нам повернутися до більш циклічного суспільства, яке перетворює відходи на цінність. Настав час приєднатися до них у битві.