Ενεργειακός θησαυρός στον βυθό της Σαντορίνης

Ενας ενεργειακός θησαυρός βρίσκεται κρυμμένος εδώ και αιώνες, χωρίς κανείς να το γνωρίζει, στον βυθό της Σαντορίνης… Πρόσφατες, καινοτόμες, επιστημονικές έρευνες αποδεικνύουν πως το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Κολούμπος, ένα από τα λίγα ενεργά ηφαίστεια της Ελλάδας, αποτελεί εξαιρετική πηγή βιοενέργειας που θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για βιομηχανικούς σκοπούς και να ανοίξει νέες προοπτικές για το μέλλον. Οι επιστήμονες, που διεξάγουν επί χρόνια εντατικές έρευνες στον Κολούμπο εντόπισαν έναν απροσδόκητα υψηλό αριθμό νέων μικροβιακών ενζύμων βιοενεργειακού ενδιαφέροντος, σε ένα περιβάλλον που απαντά με ιδανικό τρόπο στις αναζητήσεις του σύγχρονου κόσμου για εναλλακτικές πηγές ενέργειας.

Το ηφαίστειο, που βρίσκεται σε απόσταση περίπου επτά χιλιομέτρων βορειοδυτικά της Σαντορίνης, εξερράγη τον Σεπτέμβριο του 1650 εκτοξεύοντας περίπου δύο τετραγωνικά χιλιόμετρα τέφρας σε ύψος χιλιάδων μέτρων. Η στάχτη ταξίδεψε μέχρι την Τουρκία ενώ το κεντρικό τμήμα του ηφαιστείου κατακρημνίστηκε σχηματίζοντας μία υποθαλάσσια καλδέρα με διάμετρο τριών χιλιομέτρων σε βάθος έως και 504 μέτρων από την επιφάνεια. Τουλάχιστον 70 άνθρωποι και 1.000 ζώα έχασαν τη ζωή τους σε αυτή τη βίαιη έκρηξη, που έμελλε να είναι η μεγαλύτερη στη Μεσόγειο την τελευταία χιλιετία.

Μοναδικό σε παγκόσμια κλίμακα

«Ο Κολούμπος, ένα υποθαλάσσιο ηφαίστειο μοναδικό σε παγκόσμια κλίμακα, που συνδυάζει ιδιαίτερες συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών, υψηλών συγκεντρώσεων βαρέων μετάλλων και χαμηλών τιμών pH, αποτελεί έναν μικροβιακό παράδεισο με τιμές βιοποικιλότητας από τις υψηλότερες που έχουν καταγραφεί σε παγκόσμια κλίμακα» δηλώνει στα «ΝΕΑ» η αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών Παρασκευή Νομικού, η οποία συμμετέχει στην ερευνητική ομάδα που εξήγαγε τα παραπάνω συμπεράσματα ενώ μελετά το ηφαίστειο εντατικά από το 2006. «Εκεί έχουν βρει καταφύγιο χιλιάδες διαφορετικά μικρόβια, αποτελώντας μια ανεξάντλητη πηγή μεταβολικών διεργασιών και προϊόντων για ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών σε βιοτεχνολογικούς τομείς, μεταξύ αυτών και στον τομέα της βιοενέργειας».

Εδώ και μία δεκαετία, η ερευνητική ομάδα μελετά τη μικροβιακή ζωή στα ακραία περιβάλλοντα του Ελληνικού Ηφαιστειακού Τόξου. Εκεί όπου οι θερμοκρασίες προσεγγίζουν τους 220°C και ο πυθμένας καλύπτεται από πολυάριθμες πολυμεταλλικές καμινάδες που εκλύουν υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα στην κολόνα του νερού, δημιουργείται ένα αφιλόξενο για τα ανθρώπινα δεδομένα περιβάλλον, στο οποίο όμως ζουν ακραίοι μικροοργανισμοί, γνωστοί ως ακραιόφιλοι. Οπως απεδείχθη, οι ακραιόφιλοι μικροοργανισμοί των ελληνικών ηφαιστείων διαθέτουν ένζυμα με ενισχυμένες καταλυτικές ιδιότητες που μπορούν κάλλιστα να αξιοποιηθούν σε βιομηχανικές εφαρμογές.

Η Παρασκευή Νομικού, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών

10.000 διαφορετικά γονίδια

Οι επιστήμονες εξέτασαν 11 μεταγονιδιωματικές βιβλιοθήκες που είχαν κατασκευαστεί στο πλαίσιο διαφόρων ερευνητικών προγραμμάτων, δηλαδή βιβλιοθήκες που περιέχουν την πληροφορία για όλα τα γονίδια όλων των μικροοργανισμών που ζουν σε αυτά τα περιβάλλοντα. Επικεντρώθηκαν στην εύρεση γονιδίων που κωδικοποιούν ένζυμα υδρόλυσης λιγνοκυτταρινούχου βιομάζας, που είναι από τις πιο οικονομικές μορφές πρώτης ύλης, και κατέληξαν σε εντυπωσιακά αποτελέσματα: εντόπισαν πάνω από 10.000 διαφορετικά γονίδια που κωδικοποιούν ένζυμα βιοενεργειακού ενδιαφέροντος, κάτι ιδιαίτερα ενθαρρυντικό για τον τομέα της βιοενέργειας.

Οπως εξηγεί η υπεύθυνη της ερευνητικής ομάδας από το Ινστιτούτο Θαλάσσιας Βιολογίας, Βιοτεχνολογίας και Υδατοκαλλιεργειών (ΙΘΑΒΒΥΚ) του Ελληνικού Κέντρου Θαλασσίων Ερευνών (ΕΛΚΕΘΕ) δρ Παρασκευή Πολυμενάκου, το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Κολούμπος, αυτή η όαση μικροβίων και γενετικών μηχανισμών, έχει προσελκύσει έντονα το επιστημονικό ενδιαφέρον: «Στη συγκεκριμένη έρευνά μας επικεντρωθήκαμε στην εύρεση γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες / ένζυμα βιοενεργειακού ενδιαφέροντος και συγκεκριμένα ενζύμων που μπορούν να υδρολύσουν βιομάζα χαμηλού κόστους. Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην έρευνα για τα βιοκαύσιμα είναι η ανακάλυψη νέων ενζύμων υψηλής απόδοσης που να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες και όξινες συνθήκες προκειμένου να μειωθεί το κόστος παραγωγής τους. Το περιβάλλον του ηφαιστειακού συμπλέγματος της Σαντορίνης είναι το ιδανικό από αυτή την άποψη λόγω των ιδιαίτερα ακραίων συνθηκών που επικρατούν. Και πραγματικά εντοπίσαμε έναν απίστευτα υψηλό αριθμό νέων ενζύμων ανοίγοντας νέες προοπτικές στον τομέα της βιοενέργειας στην Ελλάδα. Φαίνεται λοιπόν ότι για ακόμα μια φορά η παντοδύναμη φύση έχει τη λύση στα προβλήματα που αντιμετωπίζουμε».

Εναλλακτικές πηγές ενέργειας

Η ανθρωπότητα έχει εδώ και καιρό στρέψει το βλέμμα προς εναλλακτικές πηγές ενέργειας, φιλικές προς το περιβάλλον. Η έντονη εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα και ταυτόχρονα οι αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις του παγκόσμιου πληθυσμού, η απειλή της εξάντλησης των ενεργειακών αποθεμάτων, η συνεχόμενη πίεση για εύρεση νέων πηγών ενέργειας σε συνδυασμό με την ανάγκη ενεργειακής ασφάλειας των κρατών, συντελούν στην αναζήτηση νέων ενεργειακών δρόμων, ένας από τους οποίους είναι η βιοενέργεια. Υπό αυτές τις συνθήκες η έρευνα στον Κολούμπο αποκτά ιδιαίτερη βαρύτητα.

Στην επιστημονική ομάδα που διεξήγαγε τη μελέτη συμμετέχουν ερευνητές από το ΕΛΚΕΘΕ, το Πανεπιστήμιο Αθηνών και το αμερικανικό ινστιτούτο Joint Genome Institute (Department of Energy). Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό «Energies» με τίτλο «The Santorini Volcanic Complex as a Valuable Source of Enzymes for Bioenergy» από συγγραφική ομάδα στην οποία συμμετείχαν οι Π. Πολυμενάκου, Π. Νομικού, Χ. Ζαφειρόπουλος, Μ. Μανδαλάκης, Θ. Αναστασίου, Σ. Κίλιας, Ν. Κυπρίδης, Γ. Κοτούλας και Α. Μαγουλάς.

Υπενθυμίζεται πως ο Κολούμπος, που έχει χαρακτηριστεί ως ένα από τα πιο αινιγματικά ηφαίστεια του κόσμου, το 2019 είχε προσελκύσει το ενδιαφέρον της NASA. H αμερικανική διαστημική υπηρεσία είχε χρηματοδοτήσει μια διεθνή ωκεανογραφική έρευνα του βυθού, με επικεφαλής την Παρασκευή Νομικού, κατά τη διάρκεια της οποίας χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά αυτόνομα υποβρύχια οχήματα.