Merci fir besicht Nature.com.Dir benotzt eng Browser Versioun mat limitéierter CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).Zousätzlech, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Stiler a JavaScript.
Weist e Karussell vun dräi Rutschen op eemol.Benotzt d'Previous an Next Knäppercher fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen, oder benotzt d'Slider Knäppercher um Enn fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen.
Kuelestofffangst a Lagerung ass wesentlech fir d'Ziler vum Paräisser Ofkommes z'erreechen.Photosynthese ass d'Technologie vun der Natur fir Kuelestoff z'erfaassen.Inspiratioun aus Flechten ze zéien, hu mir en 3D Cyanobakterien fotosynthetescht Biokomposit entwéckelt (dh Mimik vu Flechten) mat engem Acryl-Latex-Polymer, deen op e Luffa Schwamm applizéiert gëtt.Den Taux vun der CO2-Aufnahme vum Biokomposit war 1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 vun der Biomass d-1.D'Aufnahmungsquote baséiert op dréchen Biomass am Ufank vum Experiment an enthält CO2 benotzt fir nei Biomass ze wuessen souwéi CO2 enthale a Lagerverbindungen wéi Kohlenhydraten.Dës Opnahmsraten waren 14-20 Mol méi héich wéi d'Schläimkontrollmoossnamen a kéinte potenziell eropgeschrauft ginn fir 570 t CO2 t-1 Biomass pro Joer-1 z'erfaassen, entspriechend 5,5-8,17 × 106 Hektar Landverbrauch, 8-12 GtCO2 ewechzehuelen. CO2 pro Joer.Am Géigesaz ass Bëschbioenergie mat Kuelestofffang a Lagerung 0,4-1,2 × 109 ha.De Biokomposit blouf funktionell fir 12 Wochen ouni zousätzlech Nährstoffer oder Waasser, duerno gouf d'Experiment ofgeschloss.Bannent der Mënschheet multi-facettéierter technologescher Haltung fir de Klimawandel ze bekämpfen, konstruéiert an optimiséiert cyanobakteriell Biokomposite hunn d'Potenzial fir nohalteg a skalierbar Deployment fir d'CO2-Entfernung ze erhéijen wärend Waasser-, Nährstoff- a Landverbrauchsverloschter reduzéieren.
De Klimawandel ass eng reell Bedrohung fir d'global Biodiversitéit, d'Ökosystemstabilitéit an d'Leit.Fir seng schlëmmste Effekter ze reduzéieren, sinn koordinéiert a grouss Decarburiséierungsprogrammer gebraucht, an natierlech ass eng Form vun direkter Entfernung vun Treibhausgasen aus der Atmosphär néideg.Trotz der positiver Dekarboniséierung vun der Stroumproduktioun2,3 gëtt et momentan keng wirtschaftlech nohalteg technologesch Léisunge fir d'Atmosphär Kuelendioxid (CO2)4 ze reduzéieren, obwuel d'Rookgasfangung weider geet5.Amplaz vun skalierbaren a prakteschen Ingenieursléisungen, sollten d'Leit sech op natierlechen Ingenieuren wenden fir Kuelestofffang - fotosynthetesch Organismen (phototrophesch Organismen).Fotosynthese ass d'Kuelestoffsequestratiounstechnologie vun der Natur, awer seng Fäegkeet fir anthropogen Kuelestoffberäicherung op sënnvoll Zäitskalen ëmzegoen ass zweifelhaft, Enzyme sinn ineffizient, a seng Fäegkeet fir op passende Skalen z'installéieren ass a Fro.Eng potenziell Avenue fir Phototrophie ass Bëschaarbecht, déi Beem fir Bioenergie mat Kuelestofffangung a Lagerung (BECCS) als negativ Emissiounstechnologie schneiden, déi hëllefe kann d'Netto CO21 Emissiounen reduzéieren.Wéi och ëmmer, fir de Paräisser Ofkommes Temperaturziel vun 1,5°C ze erreechen, mat BECCS als Haaptmethod ze benotzen, brauche 0,4 bis 1,2 × 109 ha, entspriechend 25-75% vum aktuellen globalen Ackerland6.Zousätzlech stellt d'Onsécherheet, déi mat den globalen Effekter vun der CO2-Düngung assoziéiert ass, d'potenziell Gesamteffizienz vun de Bëschplantagen a Fro7.Wa mir d'Temperaturziler erreechen, déi am Paräisser Ofkommes festgeluecht goufen, mussen all Joer 100 Sekonnen GtCO2 vun Zäregasen (GGR) aus der Atmosphär geläscht ginn.De UK Department of Research and Innovation huet kierzlech Finanzéierung fir fënnef GGR8 Projeten ugekënnegt, dorënner Torflandmanagement, verstäerkte Fielswiederung, Bamplanzung, Biochar a méijähreg Kulturen fir de BECCS Prozess ze ernähren.D'Käschte fir méi wéi 130 MtCO2 aus der Atmosphär pro Joer ze entfernen sinn 10-100 US$/tCO2, 0,2-8,1 MtCO2 pro Joer fir Torfland Restauratioun, 52-480 US$/tCO2 an 12-27 MtCO2 pro Joer fir d'Wiederung vu Fielsen , 0,4-30 USD / Joer.tCO2, 3,6 MtCO2/Joer, 1% Erhéijung vun der Bëschfläch, 0,4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/Joer, Biochar, 140-270 US$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 pro Joer fir permanent Kulturen BECCS9.
Eng Kombinatioun vun dësen Approche kéint potenziell den 130 Mt CO2 pro Joer Zil erreechen, awer d'Käschte vun der Fielswiederung a BECCS sinn héich, a Biochar, obwuel relativ bëlleg an net-Landverbrauch verbonnen ass, erfuerdert Feedstock fir de Biochar Produktiounsprozess.bitt dës Entwécklung an Zuel fir aner GGR Technologien z'installéieren.
Amplaz no Léisungen um Land ze sichen, sicht Waasser, virun allem eenzegzelle Phototrophen wéi Mikroalgen a Cyanobakterien10.Algen (dorënner Cyanobakterien) erfaassen ongeféier 50% vun der Welt Kuelendioxid, obwuel se nëmmen 1% vun der Welt Biomass ausmaachen11.Cyanobakterien sinn déi ursprénglech Biogeoingenieuren vun der Natur, déi de Grondlag fir den Atmungsmetabolismus an d'Evolutioun vum multicelluläre Liewen duerch Sauerstofffotosynthese leeën12.D'Iddi fir Cyanobakterien ze benotzen fir Kuelestoff z'erfaassen ass net nei, awer innovativ Methode fir kierperlech Plazéierung opmaachen nei Horizont fir dës antik Organismen.
Open Weiere a Photobioreaktoren si Standardverméigen wann Dir Mikroalgen a Cyanobakterien fir industriell Zwecker benotzt.Dës Kultursystemer benotzen eng Suspensiounskultur an där d'Zellen fräi an engem Wuesstumsmedium schwammen14;awer, Weiere an photobioreactors hu vill Nodeeler wéi aarmséileg CO2 Mass Transfert, intensiv Notzung vun Land a Waasser, Empfindlechkeet fir biofouling, an héich Bau an Operatioun Käschten15,16.Biofilm Bioreaktoren déi keng Suspensiounskulture benotzen si méi ekonomesch a punkto Waasser a Raum, awer si riskéiere fir Trocknungsschued, ufälleg fir Biofilm Ofbau (an domat Verloscht vun der aktiver Biomass), a si gläich ufälleg fir Biofouling17.
Nei Approche sinn néideg fir den Taux vun der CO2-Aufnahme ze erhéijen an d'Problemer unzegoen, déi d'Schlämmer- a Biofilmreaktoren limitéieren.Eng sou Approche ass fotosynthetesch Biokomposite inspiréiert vu Flechten.Flechten sinn e Komplex vu Pilze a Photobionten (Mikroalgen an/oder Cyanobakterien) déi ongeféier 12% vun der Äerdfläch iwwerdecken18.D'Pilze bidden physesch Ënnerstëtzung, Schutz an Verankerung vum fotobiotesche Substrat, deen d'Pilze mat Kuelestoff (als iwwerschësseg Fotosyntheseprodukter) ubidden.De proposéierte Biokomposit ass e "Lichenmimetik", an deem eng konzentréiert Populatioun vu Cyanobakterien a Form vun enger dënnter Biocoating op engem Trägersubstrat immobiliséiert gëtt.Zousätzlech zu Zellen enthält d'Biocoating eng Polymermatrix, déi de Pilz ersetzen kann.Waasser-baséiert Polymer Emulsiounen oder "Latexes" si bevorzugt well se biokompatibel, haltbar, preiswert, einfach ze handhaben a kommerziell verfügbar sinn19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
D'Fixatioun vun Zellen mat Latexpolymere gëtt staark beaflosst vun der Zesummesetzung vum Latex an dem Prozess vun der Filmbildung.Emulsiounspolymeriséierung ass en heterogene Prozess dee benotzt gëtt fir synthetescht Gummi, Klebstoffbeschichtungen, Dichtmëttelen, Betonadditive, Pabeier- an Textilbeschichtungen a Latexfaarwen ze produzéieren27.Et huet eng Rei vu Virdeeler iwwer aner Polymeriséierungsmethoden, sou wéi héich Reaktiounsquote a Monomer Konversiounseffizienz, souwéi Liichtegkeet vun der Produktkontroll27,28.D'Wiel vun de Monomeren hänkt vun de gewënschten Eegeschafte vum resultéierende Polymerfilm of, a fir gemëschte Monomersystemer (dh Kopolymerisatiounen) kënnen d'Eegeschafte vum Polymer geännert ginn andeems Dir verschidde Verhältnisser vu Monomeren auswielen, déi dat resultéierend Polymermaterial bilden.Butylacrylat a Styrol gehéieren zu den heefegsten Acryl-Latexmonomeren a ginn hei benotzt.Zousätzlech ginn Koaleszenzmëttelen (zB Texanol) dacks benotzt fir eenheetlech Filmbildung ze förderen, wou se d'Eegeschafte vum Polymer-Latex änneren fir eng staark a "kontinuéierlech" (koalescéierend) Beschichtung ze produzéieren.An eiser éischter Beweis-vun-Konzept Etude, eng héich Uewerfläch, héich porosity 3D Biocomposite war fabrizéiert mat engem kommerziellen Latex molen applizéiert op engem loofah Schwamm.No laangen a kontinuéierleche Manipulatiounen (aacht Wochen) huet de Biokomposit begrenzt d'Fäegkeet fir Cyanobakterien op der Loofah-Scaffold ze halen, well d'Zellwachstum d'strukturell Integritéit vum Latex geschwächt huet.An der aktueller Etude hu mir als Zil eng Serie vun Acryl-Latex-Polymere vu bekannte Chimie ze entwéckelen fir kontinuéierlech Benotzung a Kuelestofffangungsapplikatiounen ouni Polymer-Degradatioun opzeginn.Dobäi hu mir d'Fäegkeet bewisen fir lichenähnlech Polymermatrixelementer ze kreéieren déi eng verbessert biologesch Leeschtung a wesentlech erhéicht mechanesch Elastizitéit am Verglach mat bewährte Biokomposite ubidden.Weider Optimisatioun wäert d'Aufnahme vu Biokomposite fir Kuelestofffaang beschleunegen, besonnesch wann se kombinéiert mat Cyanobakterien metabolesch modifizéiert sinn fir d'CO2 Sequestratioun ze verbesseren.
Néng Latexen mat dräi Polymer Formuléierungen (H = "haart", N = "normal", S = "mëll") an dräi Zorte vun Texanol (0, 4, 12% v / v) goufen fir Toxizitéit a Spannung Korrelatioun getest.Klebstoff.vun zwee Cyanobakterien.Latextyp huet däitlech beaflosst S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare Test, Latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) an CCAP 1479/1A (Zwee-Wee ANOVA, Latex: DF=2, F = 103,93, P = < 0,001) (Fig. 1a).D'Konzentratioun vun Texanol huet net vill de Wuesstem vun S. elongatus PCC 7942 Afloss, nëmmen N-Latex war Net-gëfteg (Figebam. 1a), an 0 N a 4 N erhalen Wuesstem vun 26% an 35%, respektiv (Mann- Whitney U, 0 N vs 4 N: W = 13,50, P = 0,245; 0 N versus Kontroll: W = 25,0, P = 0,061; 4 N versus Kontroll: W = 25,0, P = 0,061) an 12 N erhale Wuesstem vergläichbar zu biologescher Kontroll (Mann-Whitney Universitéit, 12 N vs Kontroll: W = 17,0, P = 0,885).Fir S. elongatus CCAP 1479 / 1A, souwuel Latex Mëschung an Texanol Konzentratioun waren wichteg Faktoren, an eng bedeitend Interaktioun tëscht deenen zwee observéiert (Zwee-Wee ANOVA, Latex: DF = 2, F = 103,93, P = <0,001, Texanol : DF=2, F=5.96, P=0.01, Latex*Texanol: DF=4, F=3.41, P=0.03).0 N an all "mëll" Latex gefördert Wuesstem (Fig. 1a).Et gëtt eng Tendenz fir de Wuesstum ze verbesseren mat enger Ofsenkung vun der Styrol Zesummesetzung.
Toxizitéit an Adhäsiounstest vu Cyanobakterien (Synechococcus elongatus PCC 7942 an CCAP 1479/1A) zu Latexformuléierungen, Relatioun mat Glasiwwergangstemperatur (Tg) an Entscheedungsmatrix baséiert op Toxizitéit an Adhäsiounsdaten.(a) Toxizitéitstest gouf mat getrennten Diagrammer vum Prozentsaz vu Cyanobakterien ausgefouert, déi normaliséiert goufen fir Suspensiounskulturen ze kontrolléieren.Behandlungen markéiert mat * si wesentlech anescht wéi Kontrollen.(b) Cyanobacteria Wuesstem Daten versus Tg Latex (mengen ± SD; n = 3).(c) Déi kumulativ Zuel vu Cyanobakterien, déi aus dem Biokomposit Adhäsiounstest verëffentlecht ginn.(d) Adhäsiounsdaten versus Tg vum Latex (mengen ± StDev; n = 3).e Entscheedungsmatrix baséiert op Toxizitéit an Adhäsiounsdaten.D'Verhältnis vu Styrol a Butylacrylat ass 1:3 fir "haart" (H) Latex, 1:1 fir "normal" (N) an 3:1 fir "mëll" (S).Déi fréier Zuelen am Latexcode entspriechen dem Inhalt vun Texanol.
In de meeschte Fäll ass d'Zellliewensfäegkeet erofgaang mat der Erhéijung vun der Texanol Konzentratioun, awer et war keng bedeitend Korrelatioun fir eng vun de Stämme (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0.127, P = 0.527).Op Fig.1b weist d'Relatioun tëscht Zellwachstum a Glas Iwwergangstemperatur (Tg).Et gëtt eng staark negativ Korrelatioun tëscht Texanol Konzentratioun an Tg Wäerter (H-Latex: DF=7, r=-0.989, P=<0.001; N-Latex: DF=7, r=-0.964, P=<0.001 ; S-Latex: DF=7, r=-0.946, P=<0.001).D'Donnéeë weisen, datt déi optimal Tg fir Wuesstem vun S. elongatus PCC 7942 ëm 17 ° C war (Dorënner 1b), iwwerdeems S. elongatus CCAP 1479/1A favoriséiert Tg ënnert 0 ° C (Dorënner 1b).Nëmmen S. elongatus CCAP 1479/1A hat eng staark negativ Korrelatioun tëscht Tg an toxicity Donnéeën (DF = 25, r = -0,857, P = <0,001).
All Latex haten gutt Haftung Affinitéit, a keng vun hinnen fräi méi wéi 1% vun Zellen no 72 h (Lalumi 1c).Et war kee signifikanten Ënnerscheed tëscht de Latexen vun den zwee Stämme vum S. elongatus (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara Test, Latex*Texanol, DF=4, H=0,903; P=0,924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Ray Test).– Huestest, Latex*Texanol, DF=4, H=3.277, P=0.513).Wéi d'Konzentratioun vum Texanol eropgeet, ginn méi Zellen fräigelooss (Figure 1c).am Verglach zu S. elongatus PCC 7942 (DF = 25, r = -0,660, P = <0,001) (Dorënner 1d).Ausserdeem gouf et keng statistesch Relatioun tëscht Tg an Zell Haftung vun den zwee Stämme (PCC 7942: DF = 25, r = 0.301, P = 0.127; CCAP 1479/1A: DF = 25, r = 0.287, P = 0.147).
Fir béid Stämme waren "haart" Latexpolymerer net effikass.Am Géigesaz, Leeschtung 4N an 12N beschte géint S. elongatus PCC 7942, iwwerdeems 4S an 12S beschte géint CCAP 1479/1A (Lalumi 1e), obwuel et kloer Plaz fir weider Optimisatioun vun der Polymer Matrixentgasung.Dës Polymere goufen an semi-Batch Net CO2 Opname Tester benotzt.
Photophysiology gouf fir 7 Deeg iwwerwaacht mat Zellen suspendéiert an enger wässerlecher Latex Zesummesetzung.Am Allgemengen, souwuel de scheinbar Fotosynthese Taux (PS) wéi och déi maximal PSII Quantephysik (Fv / Fm) erofgoen mat der Zäit, mä dës Ofsenkung ass ongläich an e puer PS Datesätz weisen eng biphasic Äntwert, suggeréiert eng partiell Äntwert, obwuel Echtzäit Erhuelung méi kuerz PS Aktivitéit (Fig. 2a an 3b).D'biphasic Fv / Fm Äntwert war manner ausgeschwat (Dorënner 2b an 3b).
(a) Scheinbar Fotosynthesegeschwindegkeet (PS) an (b) maximal PSII Quanteproduktioun (Fv / Fm) vum Synechococcus elongatus PCC 7942 als Äntwert op Latexformuléierungen am Verglach mat Kontroll Suspensiounskulturen.D'Verhältnis vu Styrol a Butylacrylat ass 1:3 fir "haart" (H) Latex, 1:1 fir "normal" (N) an 3:1 fir "mëll" (S).Déi fréier Zuelen am Latexcode entspriechen dem Inhalt vun Texanol.(Moyenne ± Standarddeviatioun; n = 3).
(a) Scheinbar Fotosynthesegeschwindegkeet (PS) an (b) maximal PSII Quanteproduktioun (Fv / Fm) vum Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A als Äntwert op Latexformuléierungen am Verglach mat Kontroll Suspensiounskulturen.D'Verhältnis vu Styrol a Butylacrylat ass 1:3 fir "haart" (H) Latex, 1:1 fir "normal" (N) an 3:1 fir "mëll" (S).Déi fréier Zuelen am Latexcode entspriechen dem Inhalt vun Texanol.(Moyenne ± Standarddeviatioun; n = 3).
Fir S. elongatus PCC 7942, Latex Zesummesetzung an Texanol Konzentratioun beaflosst net PS iwwer Zäit (GLM, Latex * Texanol * Zäit, DF = 28, F = 1,49, P = 0,07), obwuel Zesummesetzung e wichtege Faktor war (GLM)., Latex*Zäit, DF = 14, F = 3,14, P = <0,001) (Fig. 2a).Et war kee groussen Effekt vun Texanol Konzentratioun iwwer Zäit (GLM, Texanol * Zäit, DF = 14, F = 1,63, P = 0,078).Et war eng bedeitend Interaktioun déi Fv / Fm beaflosst (GLM, Latex * Texanol * Zäit, DF = 28, F = 4,54, P = <0,001).D'Interaktioun tëscht Latexformuléierung an Texanol Konzentratioun hat e wesentlechen Effekt op Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001).All Parameter beaflosst och Fv/Fm iwwer Zäit (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 an Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=<0.001).Latex 12H behalen déi niddregsten Duerchschnëtt PS a Fv / Fm Wäerter (Fig. 2b), wat beweist datt dëse Polymer méi gëfteg ass.
PS vum S. elongatus CCAP 1479/1A war wesentlech anescht (GLM, Latex * Texanol * Zäit, DF = 28, F = 2,75, P = <0,001), mat Latex Zesummesetzung anstatt Texanol Konzentratioun (GLM, Latex * Zäit, DF =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*Zäit, DF=14, F=1.26, P=0.239)."Soft" Polymere 0S an 4S behalen e bësse méi héich Niveaue vun der PS Leeschtung wéi Kontrollsuspensioune (Mann-Whitney U, 0S versus Kontrollen, W = 686.0, P = 0.044, 4S versus Kontrollen, W = 713, P = 0.01) an behalen eng verbessert Fv./Fm (Fig. 3a) weist méi efficace Transport ze Photosystem II.Fir Fv / Fm Wäerter vun CCAP 1479/1A Zellen, gouf et e wesentleche Latex Ënnerscheed iwwer Zäit (GLM, Latex * Texanol * Zäit, DF = 28, F = 6.00, P = <0.001) (Dorënner 3b).).
Op Fig.4 weist den duerchschnëttleche PS a Fv / Fm iwwer eng 7 Deeg Period als Funktioun vum Zellwachstum fir all Stamm.S. elongatus PCC 7942 huet net e kloert Muster (Fig. 4a a b), awer, CCAP 1479/1A huet eng parabolesch Relatioun tëscht PS (Fig. 4c) a Fv/Fm (Fig. 4d) Wäerter gewisen wéi de Verhältnisser vu Styrol a Butylacrylat wuessen mat Verännerung.
Relatioun tëscht Wuesstem a Fotophysiologie vum Synechococcus longum op Latexpräparatiounen.(a) Toxizitéitsdaten geplot géint scheinbar Photosynthesegeschwindegkeet (PS), (b) maximal PSII Quanteproduktioun (Fv / Fm) vum PCC 7942. c Toxizitéitsdaten geplot géint PS an d Fv / Fm CCAP 1479/1A.D'Verhältnis vu Styrol a Butylacrylat ass 1:3 fir "haart" (H) Latex, 1:1 fir "normal" (N) an 3:1 fir "mëll" (S).Déi fréier Zuelen am Latexcode entspriechen dem Inhalt vun Texanol.(Moyenne ± Standarddeviatioun; n = 3).
De biocomposite PCC 7942 hat e limitéierten Effekt op d'Zellretentioun mat bedeitende Zellleaching während den éischte véier Wochen (Dorënner 5).No der éischter Phase vun der CO2-Aufnahme hunn d'Zellen, déi mat 12 N Latex fixéiert sinn, ugefaang CO2 ze verëffentlechen, an dëst Muster bestoe tëscht Deeg 4 an 14 (Fig. 5b).Dës Donnéeë sinn konsequent mat Observatioune vu Pigmentverfärbung.Net CO2-Aufnahme huet erëm ugefaang vum Dag 18. Trotz Zellverëffentlechung (Fig. 5a), huet de PCC 7942 12 N Biokomposit nach ëmmer méi CO2 gesammelt wéi d'Kontrollsuspension iwwer 28 Deeg, awer liicht (Mann-Whitney U-Test, W = 2275,5; P = 0,066).D'Absorptiounsquote vun CO2 duerch Latex 12 N a 4 N ass 0,51 ± 0,34 an 1,18 ± 0,29 g CO2 g-1 vun der Biomass d-1.Et war e statistesch signifikanten Ënnerscheed tëscht Behandlungs- an Zäitniveauen (Chairer-Ray-Hare Test, Behandlung: DF=2, H=70.62, P=<0.001 Zäit: DF=13, H=23.63, P=0.034), awer et war net.et war eng bedeitend Relatioun tëscht Behandlung an Zäit (Chairer-Ray-Har Test, Zäit * Behandlung: DF = 26, H = 8,70, P = 0,999).
Hallef-Batch CO2 Opname Tester op Synechococcus elongatus PCC 7942 Biokomposite mat 4N an 12N Latex.(a) Biller weisen Zellverëffentlechung a Pigmentverfärbung, souwéi SEM Biller vum Biokomposit virun an nom Test.Wäiss gestippte Linnen weisen d'Siten vun der Zelldepositioun um Biokomposit.(b) Kumulativ Netto CO2-Aufnahme iwwer eng Véier-Woch Period."Normal" (N) Latex huet e Verhältnis vu Styrol a Butylacrylat vun 1:1.Déi fréier Zuelen am Latexcode entspriechen dem Inhalt vun Texanol.(Moyenne ± Standarddeviatioun; n = 3).
Zell Retention war bedeitend verbessert fir Deformatioun CCAP 1479/1A mat 4S an 12S, obwuel d'Pigment lues Faarf iwwer Zäit geännert (Lalumi 6a).Biocomposite CCAP 1479/1A absorbéiert CO2 fir eng voll 84 Deeg (12 Wochen) ouni zousätzlech Nahrungsergänzungen.SEM Analyse (Figebam. 6a) bestätegt d'visuell Observatioun vu klenge Zellentfernung.Am Ufank goufen d'Zellen an enger Latexbeschichtung agespaart, déi trotz Zellwachstum seng Integritéit behalen huet.D'CO2 Opnahmstaux war wesentlech méi héich wéi d'Kontrollgrupp (Scheirer-Ray-Har Test, Behandlung: DF=2; H=240.59; P=<0.001, Zäit: DF=42; H=112; P=<0.001) ( Abb. 6b).Den 12S Biokomposit erreecht déi héchst CO2-Aufnahme (1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 Biomass pro Dag), während de 4S Latex 1,13 ± 0,41 g CO2 g-1 Biomass pro Dag war, awer si ënnerscheede sech net wesentlech (Mann-Whitney U) Test, W = 1507.50; P = 0.07) a keng bedeitend Interaktioun tëscht Behandlung an Zäit (Shirer-Rey-Hara Test, Zäit * Behandlung: DF = 82; H = 10.37; P = 1.000).
Halschent vill CO2 Opname Tester mat Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A Biokomposite mat 4N an 12N Latex.(a) Biller weisen Zellverëffentlechung a Pigmentverfärbung, souwéi SEM Biller vum Biokomposit virun an nom Test.Wäiss gestippte Linnen weisen d'Siten vun der Zelldepositioun um Biokomposit.(b) Kumulative Netto CO2 Opnam iwwer déi zwielef Woche Period."Soft" (S) Latex huet e Verhältnis vu Styrol a Butylacrylat vun 1:1.Déi fréier Zuelen am Latexcode entspriechen dem Inhalt vun Texanol.(Moyenne ± Standarddeviatioun; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har Test, Zäit*Behandlung: DF=4, H=3.243, P=0.518) oder Biokomposit S. elongatus CCAP 1479/1A (zwee-ANOVA, Zäit*Behandlung: DF=8) , F = 1,79, P = 0,119) (Fig. S4).Biocomposite PCC 7942 hat den héchste Kohlenhydratgehalt an der Woch 2 (4 N = 59,4 ± 22,5 wt%, 12 N = 67,9 ± 3,3 wt%), während d'Kontrollsuspension héchste Kohlenhydratgehalt an der Woch 4 hat (Kontroll = 59,6 ± 2,84% w/w).Den Total Kohlenhydratgehalt vum CCAP 1479/1A Biokomposit war vergläichbar mat der Kontrollsuspension ausser am Ufank vum Prozess, mat e puer Ännerungen am 12S Latex an der Woch 4. Déi héchste Wäerter fir de Biokomposit waren 51,9 ± 9,6 wt% fir 4S an 77,1 ± 17,0 wt% fir 12S.
Mir hunn eis virgestallt fir Designméiglechkeeten ze demonstréieren fir d'strukturell Integritéit vun dënnem Film Latex Polymerbeschichtungen als e wichtege Bestanddeel vum lichen mimic Biocomposite Konzept ze verbesseren ouni d'Biokompatibilitéit oder d'Leeschtung ofzeschafen.Tatsächlech, wann déi strukturell Erausfuerderunge verbonne mam Zellwachstum iwwerwonne sinn, erwaarden mir bedeitend Leeschtungsverbesserungen iwwer eis experimentell Biokomposite, déi scho mat anere Cyanobakterien a Mikroalgen Kuelestofffangsystemer vergläichbar sinn.
Beschichtungen mussen net gëfteg, haltbar sinn, laangfristeg Zelladhäsioun ënnerstëtzen, a musse porös sinn fir effizient CO2 Massentransfer an O2 Entgasung ze förderen.Latex-Typ Acrylpolymerer sinn einfach ze preparéieren a gi wäit an der Lack-, Textil- a Klebstoffindustrie benotzt30.Mir kombinéiert Cyanobakterien mat engem Waasser-baséiert acrylic Latex Polymer Emulsioun polymeriséiert mat engem spezifesche Verhältnis vun Styrene / Butyl acrylate Deelchen a verschidde Konzentratioune vun Texanol.Styrene a Butylacrylat goufen gewielt fir d'physikalesch Eegeschaften ze kontrolléieren, besonnesch d'Elastizitéit an d'Koaleszenzeffizienz vun der Beschichtung (kritesch fir eng staark an héichklebend Beschichtung), wat d'Synthese vu "haarten" a "mëllen" Partikelaggregate erlaabt.Toxizitéitsdaten suggeréieren datt "haart" Latex mat engem héije Styrolgehalt net fir d'Iwwerliewe vu Cyanobakterien förderlech ass.Am Géigesaz zu Butylacrylat gëtt Styrol als gëfteg fir Algen ugesinn32,33.Cyanobacteria Stämme reagéiert ganz anescht op Latex, an déi optimal Glas Iwwergangstemperatur (Tg) gouf fir S. elongatus PCC 7942 bestëmmt, während S. elongatus CCAP 1479/1A eng negativ linear Relatioun mam Tg huet.
D'Trocknungstemperatur beaflosst d'Fäegkeet fir e kontinuéierleche eenheetleche Latexfilm ze bilden.Wann d'Trocknungstemperatur ënner der Minimum Filmforming Temperatur (MFFT) ass, wäerten d'Polymer Latexpartikelen net voll koalescéieren, wat zu Adhäsioun nëmmen um Partikelinterface resultéiert.Déi resultéierend Filmer hunn eng schlecht Adhäsioun a mechanesch Kraaft a kënne souguer a Pulverform29 sinn.MFFT ass enk mat Tg verbonnen, wat duerch Monomer Zesummesetzung an der Zousatz vu Koaleszenter wéi Texanol kontrolléiert ka ginn.Tg bestëmmt vill vun de physikaleschen Eegeschafte vun der doraus resultéierend Beschichtung, déi an engem gummi- oder glänzenden Zoustand ka sinn34.No der Flory-Fox Equatioun35 hänkt Tg vun der Aart vum Monomer an der relativer Prozentsaz Zesummesetzung of.D'Additioun vu Koaleszent kann d'MFFT duerch intermittéierend Ënnerdréckung vum Tg vun de Latexpartikelen erofsetzen, wat d'Filmbildung bei méi nidderegen Temperaturen erlaabt, awer nach ëmmer eng haart a staark Beschichtung bildt, well d'Koaleszent lues a lues mat der Zäit verdampft oder 36 extrahéiert gouf.
D'Erhéijung vun der Konzentratioun vum Texanol fördert d'Filmbildung andeems d'Polymerpartikelen erweicht ginn (Tg reduzéieren) wéinst der Absorptioun vun de Partikelen während der Trocknung, an doduerch d'Kraaft vum kohäsive Film an d'Zelladhäsioun erhéijen.Well de Biokomposit bei der Ëmgéigend Temperatur (~18-20°C) getrocknegt ass, ass den Tg (30 bis 55°C) vum "haarden" Latex méi héich wéi d'Trocknungstemperatur, dat heescht datt d'Partikelkoaleszenz vläicht net optimal ass, wat zu B-Filmer, déi Glasfaser bleiwen, aarm mechanesch a Klebstoffeigenschaften, limitéiert Elastizitéit an Diffusivitéit30 féieren schlussendlech zu méi groussen Zellverloscht.Filmbildung aus "normalen" a "mëllen" Polymere geschitt um oder ënner dem Tg vum Polymerfilm, a Filmbildung gëtt verbessert duerch eng verbessert Koaleszenz, wat zu kontinuéierleche Polymerfilmer mat verbesserte mechanesche, kohäsive a Klebstoffeigenschaften resultéiert.De doraus resultéierende Film bleift Gummi während CO2 Erfaassung Experimenter wéinst sengem Tg no bei ("normal" Mëschung: 12 bis 20 ºC) oder vill méi niddreg ("mëll" Mëschung: -21 bis -13 ° C) zu Ëmgéigend Temperatur 30."Hard" Latex (3,4 bis 2,9 kgf mm–1) ass dräimol méi haart wéi "normal" Latex (1,0 bis 0,9 kgf mm–1).D'Härheet vu "mëllen" Latexen kann net duerch Mikrohardheet gemooss ginn wéinst hirer exzessiver Gummi a Klebstoff bei Raumtemperatur.Surface charge kann och d'Adhäsiounsaffinitéit beaflossen, awer méi Daten si gebraucht fir sënnvoll Informatioun ze bidden.Wéi och ëmmer, all Latex hunn effektiv d'Zellen behalen, manner wéi 1% fräigelooss.
D'Produktivitéit vun der Fotosynthese fällt mat der Zäit erof.D'Beliichtung vu Polystyrol féiert zu Membranstéierung an oxidativen Stress38,39,40,41.D'Fv/Fm Wäerter vum S. elongatus CCAP 1479/1A op 0S an 4S ausgesat waren bal duebel sou héich am Verglach zu der Suspension Kontroll, déi am gudden Accord mat der CO2 Opname Taux vun der 4S Biocomposite ass, wéi och mat manner mëttelméisseg PS Wäerter.Wäerter.Méi héich Fv / Fm Wäerter weisen datt den Elektronentransport op PSII méi Photonen42 liwwere kann, wat zu méi héije CO2 Fixéierungsraten resultéiere kann.Wéi och ëmmer, et sollt bemierkt datt photophysiologesch Donnéeën aus Zellen kritt goufen, déi an wässerleche Latexléisungen suspendéiert goufen a kënnen net onbedéngt direkt mat reife Biokomposite vergläichbar sinn.
Wann de Latex eng Barrière fir d'Liicht an / oder de Gasaustausch erstellt, wat zu Liicht- a CO2-Restriktioun resultéiert, kann et celluläre Stress verursaachen an d'Leeschtung reduzéieren, a wann et d'O2-Verëffentlechung beaflosst, Photorespiratioun39.D'Liichttransmission vun de gehärte Beschichtungen gouf evaluéiert: "haart" Latex huet e liicht Ofsenkung vun der Liichttransmission tëscht 440 an 480 nm gewisen (deelweis verbessert duerch d'Erhéijung vun der Konzentratioun vum Texanol wéinst der verbesserter Filmkoaleszenz), wärend "mëll" a "regelméisseg" "Latex huet eng liicht Ofsenkung vun der Liichttransmission gewisen.weist kee merkbare Verloscht vu Verloscht.D'Assays, wéi och all Inkubatiounen, goufen bei enger gerénger Liichtintensitéit (30,5 µmol m-2 s-1) gemaach, sou datt all photosynthetesch aktiv Stralung wéinst der Polymermatrix kompenséiert gëtt a ka souguer nëtzlech sinn fir Photoinhibitioun ze vermeiden.bei schiedlechen Liichtintensitéiten.
Biocomposite CCAP 1479/1A funktionéiert während den 84 Deeg vum Test, ouni Nährstoffomsaz oder bedeitende Verloscht vu Biomass, wat e Schlësselzil vun der Studie ass.Zell Depigmentatioun kann mat engem Prozess vu Chlorose als Äntwert op Stickstoffhongerung assoziéiert ginn fir laangfristeg Iwwerliewe (Reschtstaat) z'erreechen, wat d'Zellen hëllefe kann de Wuesstum erëmzefannen nodeems genuch Stickstoffakkumulatioun erreecht gouf.D'SEM-Biller hunn bestätegt datt d'Zellen an der Beschichtung trotz Zell Divisioun bliwwen sinn, d'Elastizitéit vum "mëllen" Latex ze demonstréieren an domat e klore Virdeel iwwer d'experimentell Versioun ze weisen."Soft" Latex enthält ongeféier 70% Butylacrylat (op Gewiicht), wat vill méi héich ass wéi déi uginn Konzentratioun fir eng flexibel Beschichtung no der Trocknung44.
D'Nettoaufnahme vu CO2 war wesentlech méi héich wéi déi vun der Kontrollsuspension (14-20 an 3-8 Mol méi héich fir S. elongatus CCAP 1479/1A an PCC 7942, respektiv).Virdrun hu mir e CO2 Massentransfermodell benotzt fir ze weisen datt den Haaptfuerer vun der héijer CO2-Aufnahme e scharfen CO2 Konzentratiounsgradient op der Uewerfläch vum Biocomposite31 ass an datt d'Biokomposit Leeschtung ka limitéiert sinn duerch Resistenz géint Massentransfer.Dëse Problem kann iwwerwonne ginn andeems net gëfteg, net-filmbildend Zutaten an de Latex integréiert ginn fir d'Porositéit an d'Permeabilitéit vun der Beschichtung ze erhéijen26, awer d'Zellretentioun kann kompromittéiert ginn well dës Strategie zwangsleefeg zu engem méi schwaache Film20 resultéiert.D'chemesch Zesummesetzung kann während der Polymeriséierung geännert ginn fir d'Porositéit ze erhéijen, wat déi bescht Optioun ass, besonnesch wat d'industriell Produktioun an d'Skalierbarkeet ugeet45.
D'Performance vum neie Biokomposit am Verglach mat rezente Studien mat Biokomposite vu Mikroalgen a Cyanobakterien huet Virdeeler gewisen fir d'Zellbelaaschtungsquote unzepassen (Table 1)21,46 a mat méi laang Analysezäiten (84 Deeg versus 15 Stonnen46 an 3 Wochen21).
De volumetresche Inhalt vu Kuelenhydrater an Zellen vergläicht sech favorabel mat anere Studien47,48,49,50 mat Cyanobakterien a gëtt als potenziell Critère fir Kuelestofffaange an Utilisatioun / Erhuelung Uwendungen benotzt, sou wéi fir BECCS Fermentatiounsprozesser49,51 oder fir d'Produktioun vu biodegradéierbaren Bioplastik 52.Als Deel vun der Begrënnung fir dës Etude gi mir dovun aus, datt Bëschaarbecht, och am BECCS negativ Emissiounskonzept ugesi gëtt, kee Panacea fir de Klimawandel ass an en alarméierenden Deel vum Ackerland vun der Welt verbraucht6.Als Gedankeexperiment gouf geschat, datt tëscht 640 an 950 GtCO2 bis 2100 aus der Atmosphär geläscht musse ginn, fir d'global Temperaturerhéijung op 1,5°C53 (ongeféier 8 bis 12 GtCO2 pro Joer) ze limitéieren.Fir dëst mat engem besser performante Biokomposit (574,08 ± 30,19 t CO2 t-1 Biomass pro Joer-1) z'erreechen, erfuerdert Volumenexpansioun vu 5,5 × 1010 op 8,2 × 1010 m3 (mat vergläichbarer Fotosyntheseffizienz), déi vun 196 bis 2,92 Milliarde Liter enthält. polymer.Unzehuelen datt 1 m3 Biokomposite 1 m2 Landfläch besetzen, wäert d'Gebitt, déi néideg ass fir den Ziel jäerlechen Total CO2 opzehuelen, tëscht 5,5 an 8,17 Milliounen Hektar, wat entsprécht 0,18-0,27% vun der gëeegenter fir d'Liewen vun de Lännereien am Land. Tropen, a reduzéieren d'Landfläch.brauchen fir BECCS vun 98-99%.Et sollt bemierkt datt den theoreteschen Erfaassungsverhältnis baséiert op der CO2-Absorptioun, déi a wéineg Liicht opgeholl gëtt.Soubal de Biokomposit u méi intensivt natierlecht Liicht ausgesat ass, geet den Taux vun der CO2-Aufnahme erop, wat d'Landfuerderunge weider reduzéiert an d'Skalen weider an d'Biokomposit-Konzept kippen.Wéi och ëmmer, d'Ëmsetzung muss um Equator sinn fir konstant Géigeliichtintensitéit an Dauer.
De globale Effekt vun der CO2-Düngung, also d'Erhéijung vun der Vegetatiounsproduktivitéit, déi duerch eng verstäerkt CO2-Disponibilitéit verursaacht gëtt, ass op de meeschte Landberäicher erofgaang, wahrscheinlech wéinst Ännerungen an de Schlësselnährstoffer (N a P) a Waasserressourcen7.Dëst bedeit datt terrestresch Fotosynthese vläicht net zu enger Erhéijung vun der CO2-Absorptioun féieren, trotz erhiewte CO2-Konzentratioune an der Loft.An dësem Kontext sinn Terrain-baséiert Klimawandel mitigation Strategien wéi BECCS nach manner Chancen fir Erfolleg.Wann dëst globalt Phänomen bestätegt gëtt, kéint eise lichen-inspiréierte Biokomposit e Schlësselverméigen sinn, deen eenzegzelleg aquatesch fotosynthetesch Mikroben an "Buedemagenten" transforméiert.Déi meescht terrestresch Planzen fixéieren CO2 duerch C3 Photosynthese, während C4 Planzen méi gënschteg si fir méi waarm, dréchen Liewensraim a si méi effizient bei méi héije CO254 Partielldrock.Cyanobakterien bidden eng Alternativ, déi déi alarméierend Prognosen vu reduzéierter Kuelendioxidbelaaschtung an C3 Planzen kompenséiere kéint.Cyanobakterien hunn photorespiratory Aschränkungen iwwerwonne vun engem effikass Kuelestoff Beräicherung Mechanismus Entwécklung an deem méi héich partiell Drock vun CO2 presentéiert an erhale vun ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / Oxygenase (RuBisCo) bannent carboxysomes ronderëm.Wann d'Produktioun vu cyanobakteriellen Biokomposite erhéicht ka ginn, kann dat eng wichteg Waff fir d'Mënschheet am Kampf géint de Klimawandel ginn.
Biocomposites (Lichen Mimik) bidden kloer Virdeeler iwwer konventionell Mikroalgen a Cyanobakterien Suspensiounskulturen, déi méi héich CO2-Aufnahmungsraten ubidden, d'Verschmotzungsrisiken miniméieren, a verspriechen kompetitiv CO2 Vermeiden.D'Käschte reduzéieren d'Benotzung vu Land, Waasser an Nährstoffer wesentlech56.Dës Etude weist d'Machbarkeet vun der Entwécklung an der Fabrikatioun vun engem héich performante biokompatibele Latex deen, wann se kombinéiert mat engem Luffa Schwamm als Kandidatesubstrat, effizient an effektiv CO2-Aufnahme iwwer Méint vun der Operatioun ubidden, während d'Zellverloscht op e Minimum hält.Biokomposite kéinten theoretesch ongeféier 570 t CO2 t-1 Biomass pro Joer erfaassen a kënne méi wichteg beweisen wéi BECCS Bebostungsstrategien an eiser Äntwert op de Klimawandel.Mat weiderer Optimisatioun vun der Polymer Zesummesetzung, Tester bei méi héijer Liichtintensitéiten, a kombinéiert mat ausgeglachene Stoffwechseltechnik, kënnen d'Natur hir originell Biogeoingenieuren erëm zur Rettung kommen.
Acryl-Latex-Polymere goufen mat enger Mëschung aus Styrolmonomeren, Butylacrylat an Acrylsäure virbereet, an de pH gouf op 7 mat 0,1 M Natriumhydroxid ugepasst (Tabelle 2).Styrol a Butylacrylat bilden de gréissten Deel vun de Polymerketten aus, während Acrylsäure hëlleft d'Latexpartikelen an der Suspension ze halen57.Déi strukturell Eegeschafte vum Latex ginn duerch d'Glas Iwwergangstemperatur (Tg) festgeluegt, déi kontrolléiert gëtt andeems d'Verhältnis vu Styrol a Butylacrylat geännert gëtt, wat "hart" a "mëll" Eegeschafte gëtt, respektiv58.En typeschen Acryl-Latex-Polymer ass 50:50 Styren: Butylacrylat 30, also an dëser Etude gouf de Latex mat dësem Verhältnis als "normale" Latex bezeechent, a Latex mat engem méi héije Styrengehalt gouf als Latex mat engem nidderegen Styrengehalt bezeechent. .genannt "mëll" als "haart".
Eng primär Emulsioun gouf mat destilléiert Waasser (174 g), Natriumbikarbonat (0,5 g) an Rhodapex Ab/20 Surfaktant (30,92 g) (Solvay) virbereet fir d'30 Monomer Drëpsen ze stabiliséieren.Mat enger Glassprëtz (Science Glass Engineering) mat enger Sprëtzpompel, gouf e sekundären Aliquot mat Styrol, Butylacrylat an Acrylsäure, déi an der Tabell 2 opgezielt sinn, dropwise mat enger Rate vun 100 ml h-1 an d'primär Emulsioun iwwer 4 Stonnen (Cole) bäigefüügt. -Palmer, Mount Vernon, Illinois).Bereet eng Léisung vum Polymeriséierungsinitiator 59 mat dHO an Ammoniumpersulfat (100 ml, 3% w/w).
Stir d'Léisung mat dHO (206 g), Natriumbikarbonat (1 g) a Rhodapex Ab/20 (4,42 g) mat engem Overhead Rührer (Heidolph Hei-TORQUE Wäert 100) mat engem Edelstahl Propeller an Hëtzt op 82 ° C an engem Waasserjacketbehälter an engem VWR Scientific 1137P gehëtzt Waasserbad.Eng reduzéiert Gewiicht Léisung vu Monomer (28,21 g) an Initiator (20,60 g) gouf drop an d'Jackettbehälter bäigefüügt a fir 20 Minutten gerührt.Déi verbleiwen Monomer (150 ml h-1) an Initiator (27 ml h-1) Léisunge kräfteg vermëschen fir d'Partikelen an der Suspension ze halen bis se an d'Waasserjacket iwwer 5 h mat 10 ml Sprëtzen respektiv 100 ml an engem Container bäigefüügt ginn. .fäerdeg mat enger Sprëtz Pompel.D'Rührergeschwindegkeet gouf erhéicht wéinst der Erhéijung vum Schlammvolumen fir d'Schlämmerretenz ze garantéieren.Nodeems d'Initiator an d'Emulsioun bäigefüügt gouf, gouf d'Reaktiounstemperatur op 85 ° C erhéicht, gutt bei 450 Rpm fir 30 Minutten gerührt, duerno op 65 ° C ofgekillt.No Ofkillung goufen zwou Verdrängungsléisungen zum Latex bäigefüügt: Tert-Butylhydroperoxid (t-BHP) (70% am Waasser) (5 g, 14% vum Gewiicht) an Isoascorbinsäure (5 g, 10% vum Gewiicht)..Füügt t-BHP Drëps fir Drëps a léisst 20 Minutten.Erythorbinsäure gouf duerno mat enger Geschwindegkeet vu 4 ml / h vun enger 10 ml Sprëtz mat enger Sprëtzpompel bäigefüügt.D'Latex Léisung gouf dann op Raumtemperatur ofgekillt an op pH 7 mat 0,1 M Natriumhydroxid ugepasst.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol Monoisobutyrat (Texanol) - niddereg Toxizitéit biodegradéierbar koalescent fir Latexfarben 37,60 - gouf mat enger Sprëtz a Pompel an dräi Bänn (0, 4, 12% v/v) bäigefüügt. als Coalescing Agent fir Latex Mëschung fir Filmbildung während der Trocknung ze erliichteren37.De Latex Feststoff Prozentsaz gouf festgeluegt andeems 100 μl vun all Polymer an pre-gewienen Aluminiumfoliekappen plazéiert an an engem Ofen bei 100 ° C fir 24 Stonnen getrocknt ginn.
Fir d'Liichttransmissioun gouf all Latex-Mëschung op e Mikroskop-Rutsch applizéiert mat engem Edelstahl-Drop-Würfel kalibréiert fir 100 µm Filmer ze produzéieren an 48 Stonnen bei 20 ° C getrocknegt.D'Liichttransmission (konzentréiert op photosynthetesch aktiver Stralung, λ 400–700 nm) gouf op engem ILT950 SpectriLight Spektroradiometer mat engem Sensor op enger Distanz vu 35 cm vun enger 30 W Leuchtstofflampe (Sylvania Luxline Plus, n = 6) gemooss - wou d'Liicht Quell war Cyanobakterien an Organismen Kompositmaterialien sinn erhaalen.SpectrILight III Software Versioun 3.5 gouf benotzt fir d'Beliichtung an d'Transmissioun am λ 400-700 nm61 Beräich opzehuelen.All Echantillon goufen uewen um Sensor gesat, an onbeschichtete Glas Rutschen goufen als Kontrollen benotzt.
Latex Echantillon goufen zu engem Silikon Bakblech bäigefüügt an erlaabt fir 24 Stonnen ze dréchen ier se fir d'Häert getest goufen.Place de gedréchent Latex Prouf op engem Stol Cap ënner engem x10 Mikroskop.Nom Fokus goufen d'Proben op engem Buehler Micromet II Mikrohardness Tester evaluéiert.D'Probe gouf mat enger Kraaft vun 100 bis 200 Gramm ënnerworf an d'Laaschtzäit gouf op 7 Sekonnen gesat fir en Diamanten an der Probe ze kreéieren.De Print gouf mat engem Bruker Alicona × 10 Mikroskopobjektiv mat zousätzlech Formmesssoftware analyséiert.D'Vickers Hardness Formel (Equatioun 1) gouf benotzt fir d'Häert vun all Latex ze berechnen, wou HV d'Vickers Zuel ass, F ass déi ugewannt Kraaft, an d ass den Duerchschnëtt vun den Indendiagonale berechent aus der Héicht an der Breet vum Latex.Indentwert."Soft" Latex kann net gemooss ginn wéinst Adhäsioun a Stretch wärend dem Indentatiounstest.
Fir d'Glas Iwwergangstemperatur (Tg) vun der Latex Zesummesetzung ze bestëmmen, goufen Polymer Echantillon an Silicagel Platen gesat, fir 24 Stonnen gedréchent, op 0,005 g gewien, an Prouf Platen geluecht.D'Geriicht gouf ofgedeckt an an engem Differentialscannerkolorimeter (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, Pyris Datenanalysesoftware)62 gesat.D'Wärmestroummethod gëtt benotzt fir Referenzbecher a Probebecher am selwechten Uewen mat enger agebauter Temperatursonde ze setzen fir d'Temperatur ze moossen.Am Ganzen goufen zwou Rampen benotzt fir eng konsequent Kéier ze kreéieren.D'Probemethod gouf ëmmer erëm vun -20 ° C op 180 ° C mat enger Geschwindegkeet vun 20 ° C pro Minutt erhéicht.All Start- an Ennpunkt gëtt fir 1 Minutt gespäichert fir d'Temperaturlag ze berechnen.
Fir d'Fäegkeet vum Biokomposit ze evaluéieren fir CO2 ze absorbéieren, goufen Proben preparéiert an op déiselwecht Manéier getest wéi an eiser viregter Studie31.De gedréchent an autoklavéierte Wäschtuch gouf a Sträifen vun ongeféier 1 × 1 × 5 cm geschnidden a gewien.Fëllt 600 μl vun den zwee effektivste Biocoatings vun all Cyanobakterienstamm op een Enn vun all Luffa Sträif, ongeféier 1 × 1 × 3 cm iwwerdeckt, a trocken am Däischteren bei 20 ° C fir 24 Stonnen.Wéinst der macroporous Struktur vun der loofah, e puer vun der Formel war verschwenden, sou Zell Luede Effizienz war net 100%.Fir dëst Problem ze iwwerwannen, gouf d'Gewiicht vun der trockener Virbereedung op der Luffa bestëmmt an normaliséiert op d'Referenz trocken Virbereedung.Abiotesch Kontrollen, déi aus Luffa, Latex a sterilem Nährstoffmedium besteet, goufen op eng ähnlech Manéier virbereet.
Fir en hallef-Batch-CO2-Aufnahmetest auszeféieren, plazéiert de Biokomposit (n = 3) an engem 50 ml Glasröhrchen sou datt een Enn vum Biokomposit (ouni Biocoating) a Kontakt mat 5 ml Wuesstumsmëttel ass, wat d'Nährstoff erlaabt duerch Kapillaraktioun transportéiert ginn..D'Flasche gëtt mat engem Butyl Gummi-Kork mat engem Duerchmiesser vun 20 mm versiegelt a mat engem sëlwerglänzende Aluminiumkappe gekräizt.Eemol versiegelt, sprëtzen 45 ml 5% CO2 / Loft mat enger steriler Nadel an enger gasdichter Sprëtz.D'Zelldicht vun der Kontrollsuspension (n = 3) war gläichwäerteg mat der Zellbelaaschtung vum Biokomposit am Nährstoffmedium.D'Tester goufen bei 18 ± 2 °C mat enger Fotoperiod vun 16:8 an enger Fotoperiod vun 30,5 µmol m-2 s-1 duerchgefouert.Kappraum gouf all zwee Deeg mat enger gasdichter Sprëtz geläscht an analyséiert mat engem CO2 Meter mat Infraroutabsorption GEOTech G100 fir de Prozentsaz vun CO2 absorbéiert ze bestëmmen.Füügt e gläiche Volume vun der CO2 Gasmëschung.
% CO2 Fix gëtt wéi follegt berechent: % CO2 Fix = 5% (v/v) - schreift %CO2 (Equatioun 2) wou P = Drock, V = Volumen, T = Temperatur, a R = Idealgaskonstant.
Rapportéiert CO2 Opnahmsraten fir Kontrollsuspensioune vu Cyanobakterien a Biokomposite goufen op net-biologesch Kontrollen normaliséiert.Déi funktionell Eenheet vu g Biomass ass d'Quantitéit vun der trockener Biomass déi um Wäschtuch immobiliséiert ass.Et gëtt festgeluegt andeems d'Loofah-Proben virum an no der Zellfixatioun gewien ginn.Berechnung vun der Zelllastmass (Biomass-Äquivalent) andeems d'Préparatioune virum an no der Trocknung individuell waacht an duerch d'Berechnung vun der Dicht vun der Zellpräparatioun (Gleichung 3).Zellpräparatiounen ginn ugeholl datt se homogen wärend der Fixatioun sinn.
Minitab 18 a Microsoft Excel mam RealStatistics Add-in goufen fir statistesch Analyse benotzt.Normalitéit gouf mam Anderson-Darling Test getest, an d'Gläichheet vun Varianzen gouf mam Levene Test getest.Donnéeën déi dës Viraussetzungen zefriddestellend goufen analyséiert mat zwee-Manéier Varianzanalyse (ANOVA) mam Tukey's Test als Post hoc Analyse.Zwee-Wee-Daten, déi d'Annahmen vun der Normalitéit an der gläicher Varianz net erfëllen, goufen analyséiert mam Shirer-Ray-Hara Test an dann de Mann-Whitney U-Test fir d'Bedeitung tëscht Behandlungen ze bestëmmen.Generaliséierter linear gemëschte (GLM) Modeller goufen fir net-normal Donnéeën mat dräi Faktoren benotzt, wou d'Donnéeën mat der Johnson transform63 transforméiert goufen.Moment Korrelatioune vu Pearson Produkter goufen duerchgefouert fir d'Relatioun tëscht Texanol Konzentratioun, Glas Iwwergangstemperatur a Latex Toxizitéit an Adhäsiounsdaten ze evaluéieren.
Post Zäit: Jan-05-2023