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Several kilograms of green olivine sand sat beneath raw seawater from Boston Harbor as engineered bacteria flowed continuously through pilot bioreactors. By the end of the steady-state tests, the system was absorbing 0.5 grams of atmospheric CO2 per day—a small output, but a measurable demonstration of a process that usually unfolds over geological timescales.
Plusieurs kilogrammes de sable d’olivine verte reposaient sous de l’eau de mer brute du port de Boston, tandis que des bactéries modifiées circulaient en continu dans des bioréacteurs pilotes. À la fin des essais en régime permanent, le système absorbait 0,5 gramme de CO2 atmosphérique par jour — un faible volume, mais une démonstration mesurable d’un processus qui se déroule habituellement sur des temps géologiques.
The team from Harvard University’s Wyss Institute, Harvard Medical School and Stanford’s Doerr School of Sustainability modified Alteromonas macleodii, a widespread marine bacterium. Its target was olivine, a silicate mineral whose dissolution can remove carbon dioxide from the atmosphere: in water, the carbon becomes bicarbonate while the rock releases magnesium, iron and silicate.
L’équipe de l’Institut Wyss de l’université Harvard, de la Harvard Medical School et de la Doerr School of Sustainability de Stanford a modifié Alteromonas macleodii, une bactérie marine très répandue. Sa cible était l’olivine, un minéral silicaté dont la dissolution peut éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère : dans l’eau, le carbone devient du bicarbonate, tandis que la roche libère du magnésium, du fer et des silicates.
The obstacle was rust. Iron released during weathering oxidizes and forms a coating over the mineral, slowing further dissolution. Some bacteria naturally produce siderophores—molecules that bind oxidized iron and keep it soluble—but stop once they have enough iron to grow. The researchers rewired A. macleodii to keep producing those molecules regardless of the surrounding iron level. In the reactors, that change accelerated olivine weathering by 2.6-fold compared with control conditions.
L’obstacle était la rouille. Le fer libéré pendant l’altération s’oxyde et forme une couche à la surface du minéral, ce qui ralentit la dissolution. Certaines bactéries produisent naturellement des sidérophores — des molécules qui se lient au fer oxydé et le maintiennent en solution — mais cessent d’en produire une fois qu’elles disposent de suffisamment de fer pour se développer. Les chercheurs ont reprogrammé A. macleodii pour qu’elle continue à produire ces molécules, quel que soit le niveau de fer environnant. Dans les réacteurs, cette modification a accéléré l’altération de l’olivine d’un facteur 2,6 par rapport aux conditions témoins.
And so, concretely? The result offers a possible way to process seawater and mineral feedstock in larger basins, similar to those used at sewage-treatment facilities. Such a system could pump untreated seawater through the basins before releasing alkaline water containing captured carbon into the ocean. It is not yet an industrial deployment: the researchers still need to identify economically viable silicate sources and other feedstocks, while studying whether metals can be recovered during carbon sequestration.
Et concrètement ? Le résultat offre une piste pour traiter de l’eau de mer et des ressources minérales dans de plus grands bassins, similaires à ceux utilisés dans les stations d’épuration. Un tel système pourrait pomper de l’eau de mer non traitée à travers les bassins avant de rejeter dans l’océan une eau alcaline contenant le carbone capturé. Il ne s’agit pas encore d’un déploiement industriel : les chercheurs doivent toujours identifier des sources de silicates et d’autres ressources économiquement viables, tout en étudiant la possibilité de récupérer des métaux pendant la séquestration du carbone.
The team also carried out a life-cycle analysis of the system’s biological, geological and chemical components to identify the conditions needed for net carbon removal at industrial scale. The pilot establishes the operating concept and its measured effect; whether it can deliver net removal economically at larger scale remains an open research question.
L’équipe a également réalisé une analyse du cycle de vie des composantes biologiques, géologiques et chimiques du système afin d’identifier les conditions nécessaires à une élimination nette du carbone à l’échelle industrielle. Le projet pilote établit le principe de fonctionnement et son effet mesuré ; sa capacité à assurer une élimination nette du carbone de manière économique à plus grande échelle reste une question de recherche ouverte.