Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik.CSS laguntza mugatua duen arakatzailearen bertsioa erabiltzen ari zara.Esperientzia onena lortzeko, eguneratutako arakatzailea erabiltzea gomendatzen dugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea).Horrez gain, etengabeko laguntza bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe erakusten dugu.
Hiru diapositibako karrusel bat bistaratzen du aldi berean.Erabili Aurrekoa eta Hurrengoa botoiak aldi berean hiru diapositibatik mugitzeko, edo erabili amaierako graduatzaile-botoiak hiru diapositibatik aldi berean mugitzeko.
Karbonoa harrapatzea eta biltegiratzea ezinbestekoa da Parisko Akordioaren helburuak lortzeko.Fotosintesia karbonoa harrapatzeko naturaren teknologia da.Likenetan inspiratuta, 3D zianobakterioen biokonposite fotosintetikoa garatu dugu (hau da, likena imitatuz) latex polimero akriliko bat erabiliz, loofah belaki bati aplikatuta.Biokonpositeak CO2 hartzeko tasa d-1 biomasaren 1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 izan zen.Hartze-tasa esperimentuaren hasieran dagoen biomasa lehorrean oinarritzen da eta biomasa berria hazteko erabiltzen den CO2 eta karbohidratoak bezalako biltegiratze-konposatuetan dagoen CO2 barne hartzen ditu.Hartze-tasa hauek minda kontrolatzeko neurriak baino 14-20 aldiz handiagoak izan ziren eta potentzialki handitu litezke urtean 570 t CO2 t-1 biomasa harrapatzeko-1, lurzoruaren erabilera 5,5-8,17 × 106 hektarearen baliokidea, 8-12 GtCO2 kenduz. CO2 urtean.Aitzitik, karbonoa harrapatzeko eta biltegiratzeko basoko bioenergia 0,4–1,2 × 109 ha da.Biokonposatua 12 astez egon zen funtzionala mantenugairik edo urik gabe, eta ondoren esperimentua amaitu zen.Klima-aldaketari aurre egiteko gizateriaren alderdi anitzeko jarrera teknologikoaren baitan, ingeniaritza eta optimizatutako zianobakterioen biokonpositeek hedapen jasangarri eta eskalagarria izateko potentziala dute CO2 kentzea areagotzeko, ur, mantenugai eta lur-erabileraren galerak murrizten dituzten bitartean.
Klima-aldaketa benetako mehatxua da munduko biodibertsitaterako, ekosistemen egonkortasunerako eta pertsonentzat.Bere ondoriorik okerrenak arintzeko, deskarburizazio programa koordinatuak eta eskala handikoak behar dira, eta, jakina, berotegi-efektuko gasak atmosferatik zuzenean kentzea beharrezkoa da.Elektrizitatearen sorkuntzaren dekarbonizazioa positiboa izan arren2,3, gaur egun ez dago atmosferako karbono dioxidoa (CO2) murrizteko4, ekonomikoki iraunkorra den irtenbide teknologikorik, nahiz eta ke gasen harrapaketa aurrera doa5.Ingeniaritza soluzio eskalagarri eta praktikoen ordez, jendeak karbonoa harrapatzeko ingeniari naturalengana jo beharko luke: organismo fotosintetikoak (organismo fototrofoak).Fotosintesia naturaren karbonoa bahitzeko teknologia da, baina denbora-eskala esanguratsuetan karbono antropogenikoaren aberastea alderantzikatzeko duen gaitasuna zalantzazkoa da, entzimak ez dira eraginkorrak eta eskala egokietan hedatzeko duen gaitasuna zalantzazkoa da.Fototrofiarako bide potentzial bat basogintza da, karbonoa harrapatzeko eta biltegiratzeko (BECCS) bioenergiarako zuhaitzak mozten dituena, CO21 isuri garbiak murrizten lagun dezakeen emisio negatiboko teknologia gisa.Hala ere, Parisko Akordioaren tenperatura-helburua 1,5 °C-ko helburua lortzeko BECCS metodo nagusi gisa erabiliz 0,4 eta 1,2 × 109 ha beharko lirateke, gaur egungo laborantza-lurren % 25-75aren baliokidea6.Gainera, CO2-aren ongarritzearen eragin globalekin lotutako ziurgabetasunak zalantzan jartzen du baso-landaketen eraginkortasun orokorra7.Parisko Akordioak ezarritako tenperatura-helburuetara iritsiko bagara, urtero berotegi-efektuko gasen (GGR) GtCO2 100 segundo kendu behar dira atmosferatik.Erresuma Batuko Ikerketa eta Berrikuntza Sailak duela gutxi GGR8 bost proiektutarako finantzaketa iragarri zuen, zohikaztegien kudeaketa, arroka meteorizazioa hobetua, zuhaitzen landaketa, biochar eta labore iraunkorrak, BECCS prozesua elikatzeko.Urtean atmosferatik 130 MtCO2 baino gehiago kentzearen kostuak 10-100 US$/tCO2, 0,2-8,1 MtCO2 urteko zohikaztegiak leheneratzeko, 52-480 US$/tCO2 eta 12-27 MtCO2 urteko arrokak meteorizatzeko. , 0,4-30 USD/urteko.tCO2, 3,6 MtCO2/urteko, % 1eko hazkundea baso-azalera, 0,4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/urteko, biokarbura, 140-270 US$/tCO2, 20-70 Mt CO2 urteko labore iraunkorretarako BECCS9.
Planteamendu horien konbinazioak urteko 130 Mt CO2-ko helburua lor lezake, baina arroken meteorizazioaren eta BECCSen kostuak altuak dira, eta biokarbura, nahiko merkea eta lur-erabilerari lotuta ez dagoen arren, biokarburaren ekoizpen-prozesurako lehengaia behar du.garapen eta kopuru hori eskaintzen du beste GGR teknologia batzuk zabaltzeko.
Lurrean irtenbideak bilatu beharrean, bilatu ura, batez ere fototrofo zelulabakarrak, hala nola mikroalgak eta zianobakterioak10.Algek (zianobakterioak barne) munduko karbono dioxidoaren % 50 inguru harrapatzen dute, nahiz eta munduko biomasaren % 1 baino ez diren hartzen11.Zianobakterioak naturaren jatorrizko biogeoingeniariak dira, arnas-metabolismoaren eta bizitza zelulaniztunaren bilakaeraren oinarriak ezarriz fotosintesi oxigenikoaren bidez12.Karbonoa harrapatzeko zianobakterioak erabiltzearen ideia ez da berria, baina kokapen fisikorako metodo berritzaileek horizonte berriak irekitzen dizkiete antzinako organismo hauei.
Urmael irekiak eta fotobioerreaktoreak lehenetsitako aktibo dira mikroalgak eta zianobakterioak helburu industrialetarako erabiltzen direnean.Kultura sistema hauek esekidura-kultura bat erabiltzen dute, non zelulak hazkuntza-euskarri batean aske flotatzen duten14;dena den, urmaelek eta fotobioerreaktoreek desabantaila ugari dituzte, hala nola CO2-aren masa-transferentzia eskasa, lur eta uraren erabilera intentsiboa, biofouling-a izateko suszeptibilitatea eta eraikuntza- eta funtzionamendu-kostu handiak15,16.Esekidura-kulturak erabiltzen ez dituzten biofilm bioerreaktoreak ekonomikoagoak dira urari eta espazioari dagokionez, baina lehortze-kalteak izateko arriskua dute, biofilma askatzeko joera dute (eta, ondorioz, biomasa aktiboa galtzeko), eta berdin biofouling-a izateko joera dute17.
Ikuspegi berriak behar dira CO2-aren aprobetxamendu-tasa handitzeko eta minda eta biofilm erreaktoreak mugatzen dituzten arazoei aurre egiteko.Horrelako hurbilketa bat likenetan inspiratutako biokonposite fotosintetikoak dira.Likenak onddoen eta fotobionteen (mikroalga eta/edo zianobakterioen) multzo bat dira, gutxi gorabehera Lurreko lur-eremuaren %12 hartzen dutenak18.Onddoek substratu fotobiotikoaren euskarri fisikoa, babesa eta ainguraketa eskaintzen dituzte, eta, aldi berean, onddoei karbonoa ematen diete (gehiegizko produktu fotosintetiko gisa).Proposatutako biokonposatua "liken mimetikoa" da, eta bertan zianobakterioen populazio kontzentratua inmobilizatu egiten da substratu eramaile baten gainean bioestaldura mehe baten moduan.Zelulaz gain, bioestaldurak onddoa ordezka dezakeen polimero-matrize bat dauka.Uretan oinarritutako polimeroen emultsioak edo "latexak" hobesten dira, biobateragarriak, iraunkorrak, merkeak, maneiatzeko errazak eta komertzialki eskuragarri daudelako19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Latexaren polimeroekin zelulen finkapenean eragin handia dute latexaren konposizioak eta filmaren eraketa prozesuak.Emultsio-polimerizazioa kautxu sintetikoa, estaldura itsasgarriak, zigilatzaileak, hormigoizko gehigarriak, paper eta ehunezko estaldurak eta latexezko pinturak ekoizteko erabiltzen den prozesu heterogeneoa da27.Hainbat abantaila ditu beste polimerizazio-metodo batzuen aldean, hala nola, erreakzio-abiadura handia eta monomeroen bihurketa-eraginkortasuna, baita produktua kontrolatzeko erraztasuna27,28.Monomeroen aukeraketa lortzen den polimero-filmaren nahi diren propietateen araberakoa da, eta monomero-sistem mistoetarako (hau da, kopolimerizazioak), polimeroaren propietateak alda daitezke, ondoriozko material polimerikoa osatzen duten monomeroen proportzio desberdinak hautatuz.Butil akrilatoa eta estirenoa latex monomero akriliko ohikoenak dira eta hemen erabiltzen dira.Horrez gain, koalescing-agenteak (adibidez, Texanol) film uniformearen eraketa sustatzeko erabiltzen dira sarritan, non polimero-latexaren propietateak alda ditzaketen estaldura sendo eta "etengabe" bat (koalzantea) sortzeko.Gure hasierako kontzeptu-froga-azterketan, azalera handiko eta porositate handiko 3D biokonposite bat fabrikatu zen, loofah belaki bati aplikatutako latexezko pintura komertziala erabiliz.Manipulazio luze eta jarraituen ondoren (zortzi aste), biokonpositeak zianobakterioak loofah aldamioan atxikitzeko gaitasun mugatua erakutsi zuen, zelulen hazkundeak latexaren egitura-osotasuna ahuldu zuelako.Oraingo ikerketan, kimika ezaguneko latex polimero akriliko sorta bat garatzea izan dugu helburu, karbonoa harrapatzeko aplikazioetan etengabe erabiltzeko, polimeroen degradazioari uko egin gabe.Hori horrela, frogatutako biokonpositeekin alderatuta, errendimendu biologiko hobetua eta elastikotasun mekanikoa nabarmen handitzen duten liken-itxurako polimero-matrize-elementuak sortzeko gaitasuna frogatu dugu.Gehiago optimizatzeak karbonoa harrapatzeko biokonpositeen erabilera bizkortuko du, batez ere CO2 bahiketa hobetzeko metabolikoki eraldatutako zianobakterioekin konbinatuta.
Hiru polimero formulazio (H = "gogorra", N = "normala", S = "biguna") eta hiru texanol mota (0, 4, % 12 v/v) dituzten bederatzi latex probatu ziren toxikotasuna eta tentsio-korrelazioa ikusteko.Itsasgarria.bi zianobakterioetatik.Latex motak nabarmen eragin zuen S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare test, latex: DF=2, H=23,157, P=<0,001) eta CCAP 1479/1A (bi norabideko ANOVA, latex: DF=2, F = 103,93, P = < 0,001) (1a. irudia).Texanolaren kontzentrazioa ez zuen nabarmen eragin S. elongatus PCC 7942-ren hazkuntzan, N-latexa baino ez zen toxikoa (1a. irudia), eta 0 N eta 4 N-k %26 eta %35eko hazkundea mantendu zuten, hurrenez hurren (Mann- Whitney U, 0 N vs 4 N: W = 13,50, P = 0,245; 0 N versus kontrola: W = 25,0, P = 0,061; 4 N versus kontrola: W = 25,0, P = 0,061) eta 12 N-k hazkuntza konparagarria mantendu dute kontrol biologikoari (Mann-Whitney Unibertsitatea, 12 N vs. kontrola: W = 17,0, P = 0,885).S. elongatus CCAP 1479/1A-rako, latex-nahasketa eta texanol-kontzentrazioa faktore garrantzitsuak izan ziren, eta bien arteko elkarrekintza nabarmena ikusi zen (bi norabideko 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 eta latex "bigun" guztiek hazkundea sustatu zuten (1a. irudia).Estirenoaren konposizioa gutxituz hazkundea hobetzeko joera dago.
Zianobakterioen (Synechococcus elongatus PCC 7942 eta CCAP 1479/1A) toxikotasun- eta atxikimendu-probak latexaren formulazioekiko, beira-trantsizio-tenperaturarekin (Tg) erlazioa eta toxikotasun- eta atxikimendu-datuetan oinarritutako erabaki-matrizea.(a) Toxikotasun-probak esekidura-kulturak kontrolatzeko normalizatutako zianobakterioen ehuneko-hazkundearen grafiko bereiziak erabiliz egin ziren.*-rekin markatutako tratamenduak kontroletatik nabarmen desberdinak dira.(b) Zianobakterioen hazkuntza datuak Tg latexaren aldean (batez bestekoa ± SD; n = 3).(c) Biokonpositeen atxikimendu-probatik askatzen diren zianobakterioen kopuru metatua.(d) Atxikimendu-datuak latexaren Tg versus (batez bestekoa ± StDev; n = 3).e Toxikotasun- eta atxikimendu-datuetan oinarritutako erabaki-matrizea.Estirenoaren eta butil akrilatoaren proportzioa 1:3 latex "gogorra" (H) da, 1:1 "normala" (N) eta 3:1 "biguna"rako (S).Latexeko kodearen aurreko zenbakiak Texanol-en edukiari dagozkio.
Kasu gehienetan, zelulen bideragarritasuna gutxitu egin zen texanol kontzentrazioa handitzean, baina ez zen korrelazio esanguratsurik egon anduietako batentzat (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0,127, P = 0,527).irudian.1b-k zelulen hazkundearen eta beira-trantsizio-tenperaturaren (Tg) arteko erlazioa erakusten du.Korrelazio negatibo handia dago texanolaren kontzentrazioa eta Tg balioen artean (H-latexa: DF=7, r=-0.989, P=<0.001; N-latexa: DF=7, r=-0.964, P=<0.001 S- latex: DF=7, r=-0,946, P=<0,001).Datuek erakutsi zuten S. elongatus PCC 7942-ren hazkuntzarako Tg optimoa 17 °C ingurukoa zela (1b irudia), S. elongatus CCAP 1479/1A-k 0 °C-tik beherako Tg-ren alde egin zuen bitartean (1b irudia).S. elongatus CCAP 1479/1A bakarrik izan zuen Tg-ren eta toxikotasunaren datuen arteko korrelazio negatibo handia (DF=25, r=-0,857, P=<0,001).
Latex guztiek atxikimendu-afinitate ona zuten, eta horietako inork ez zuen zelulen % 1 baino gehiago askatu 72 orduren buruan (1c. irudia).S. elongatus-en bi anduien latexen artean ez zegoen alde nabarmenik (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara test, Latex*Texanol, DF=4, H=0,903; P=0,924; CCAP 1479/1A: Scheirer-). izpien proba).– Erbi proba, latex*texanol, DF=4, H=3,277, P=0,513).Texanol-en kontzentrazioa handitu ahala, zelula gehiago askatzen dira (1c irudia).S. elongatus PCC 7942rekin alderatuta (DF=25, r=-0,660, P=<0,001) (1d irudia).Gainera, ez zegoen erlazio estatistikorik Tg eta bi anduien zelulen atxikimenduaren artean (PCC 7942: DF=25, r=0,301, P=0,127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0,287, P=0,147).
Bi anduientzat, latex polimero "gogorrak" ez ziren eraginkorrak.Aitzitik, 4N eta 12N-ek S. elongatus PCC 7942-ren aurka egin zuten hoberen, 4S eta 12S-ek CCAP 1479/1A-ren aurka (1e. irud.), nahiz eta argi eta garbi dagoen polimero-matrizearen optimizazio gehiagorako tarterik.Polimero hauek CO2-a hartzeko saiakuntzetan erabili dira.
Fotofisiologia 7 egunez kontrolatu zen latex konposizio urtsu batean esekita dauden zelulak erabiliz.Oro har, bai itxurazko fotosintesi-tasa (PS) bai PSII-ren etekin kuantiko maximoa (Fv/Fm) gutxitzen dira denborarekin, baina beherakada hori irregularra da eta PS datu multzo batzuek erantzun bifasikoa erakusten dute, erantzun partziala iradokitzen baitute, nahiz eta denbora errealean berreskuratu. PS jarduera laburragoa (2a eta 3b. irudiak).Fv/Fm erantzun bifasikoa ez zen hain nabarmena (2b eta 3b irudiak).
(a) Itxurazko fotosintesi-tasa (PS) eta (b) Synechococcus elongatus PCC 7942-ren PSII errendimendu kuantiko maximoa (Fv/Fm) latexaren formulazioei erantzunez, kontrol suspentsio-kulturekin alderatuta.Estirenoaren eta butil akrilatoaren proportzioa 1:3 latex "gogorra" (H) da, 1:1 "normala" (N) eta 3:1 "biguna"rako (S).Latexeko kodearen aurreko zenbakiak Texanol-en edukiari dagozkio.(batezbestekoa ± desbideratze estandarra; n = 3).
(a) Itxurazko fotosintesi-tasa (PS) eta (b) Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A-ren PSII etekin kuantiko maximoa (Fv/Fm) latexaren formulazioei erantzunez, kontrol suspentsio-kulturekin alderatuta.Estirenoaren eta butil akrilatoaren proportzioa 1:3 latex "gogorra" (H) da, 1:1 "normala" (N) eta 3:1 "biguna"rako (S).Latexeko kodearen aurreko zenbakiak Texanol-en edukiari dagozkio.(batezbestekoa ± desbideratze estandarra; n = 3).
S. elongatus PCC 7942-rako, latexaren konposizioak eta Texanol-kontzentrazioa ez zuten PS eragin denboran (GLM, Latex*Texanol*Time, DF = 28, F = 1,49, P = 0,07), nahiz eta konposizioa faktore garrantzitsua izan (GLM)., latex*denbora, DF = 14, F = 3,14, P = <0,001) (2a. irudia).Ez zen Texanol kontzentrazioa denboran zehar eragin nabarmenik izan (GLM, Texanol*denbora, DF=14, F=1,63, P=0,078).Fv/Fm-ri eragiten dion interakzio esanguratsua izan zen (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).Latexaren formulazioaren eta Texanol kontzentrazioen arteko elkarrekintzak eragin handia izan zuen Fv/Fm-n (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180,42, P=<0,001).Parametro bakoitzak Fv/Fm ere eragiten du denboran zehar (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9,91, P=<0,001 eta Texanol*Time, DF=14, F=10,71, P=<0,001).Latex 12H-k PS eta Fv/Fm batez besteko balio baxuenak mantendu zituen (2b. irudia), polimero hori toxikoagoa dela adieraziz.
S. elongatus CCAP 1479/1A-ren PS nabarmen ezberdina zen (GLM, latex * Texanol * denbora, DF = 28, F = 2,75, P = <0,001), latexaren konposizioarekin Texanol kontzentrazioa baino (GLM, Latex*time, DF) =14, F=6,38, P=<0,001, GLM, Texanol*denbora, DF=14, F=1,26, P=0,239).0S eta 4S polimero "bigunak" PS errendimendu maila apur bat altuagoak mantendu zituzten kontrol-esekidurak baino (Mann-Whitney U, 0S kontrolak versus, W = 686.0, P = 0.044, 4S kontrolak, W = 713, P = 0.01) eta mantendu zuten. hobetu Fv./Fm (3a. irudia) Photosystem II-ra garraio eraginkorragoa erakusten du.CCAP 1479/1A zelulen Fv/Fm balioetarako, denboran zehar latexaren alde nabarmena egon zen (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (3b Irudia).).
irudian.4. irudiak 7 eguneko batez besteko PS eta Fv/Fm erakusten ditu andui bakoitzaren zelulen hazkuntzaren arabera.S. elongatus PCC 7942-k ez zuen eredu argirik (4a eta b. irudiak), hala ere, CCAP 1479/1A-k PS (4c. irudia) eta Fv/Fm (4d. irudia) balioen arteko erlazio parabolikoa erakutsi zuen. estirenoaren eta butil akrilatoaren ratioak aldaketarekin hazten dira.
Synechococcus longum-en hazkundearen eta fotofisiologiaren arteko erlazioa latexeko prestakinetan.(a) Toxikotasun-datuak itxurazko tasa fotosintetikoarekin (PS) alderatuta, (b) PCC 7942-ren PSII-ren etekin kuantiko maximoa (Fv/Fm). c Toxikotasun-datuak PS eta d Fv/Fm CCAP 1479/1A-ren aurka marraztuta.Estirenoaren eta butil akrilatoaren proportzioa 1:3 latex "gogorra" (H) da, 1:1 "normala" (N) eta 3:1 "biguna"rako (S).Latexeko kodearen aurreko zenbakiak Texanol-en edukiari dagozkio.(batezbestekoa ± desbideratze estandarra; n = 3).
PCC 7942 biokonposatuak eragin mugatua izan zuen zelulen atxikipenean lehen lau asteetan zehar zelulen lixibiazio esanguratsuarekin (5. irudia).CO2 hartzeko hasierako fasearen ondoren, 12 N latexarekin finkatutako zelulek CO2 askatzen hasi ziren, eta eredu horrek iraun zuen 4. eta 14. egunen artean (5b. irudia).Datu hauek bat datoz pigmentu-kolorearen behaketekin.CO2 xurgapen garbia 18. egunetik hasi zen berriro. Zelula askatu arren (5a. irudia), PCC 7942 12 N biokonposatuak kontrol-esekidura baino CO2 gehiago pilatu zuen oraindik 28 egunetan, apur bat bada ere (Mann-Whitney U-test, W = 2275,5; P = 0,066).12 N eta 4 N latexaren CO2-aren xurgapen-tasa 0,51 ± 0,34 eta 1,18 ± 0,29 g CO2 g-1 d-1 biomasa da.Tratamenduaren eta denbora-mailen arteko aldea estatistikoki esanguratsua zegoen (Chairer-Ray-Hare proba, tratamendua: DF=2, H=70,62, P=<0,001 denbora: DF=13, H=23,63, P=0,034), baina ez zen.tratamenduaren eta denboraren arteko erlazio esanguratsua zegoen (Chairer-Ray-Har proba, denbora*tratamendua: DF=26, H=8,70, P=0,999).
Lote erdiko CO2 hartzeko probak Synechococcus elongatus PCC 7942 biokonpositeetan 4N eta 12N latex erabiliz.(a) Irudiek zelulen askapena eta pigmentu kolorea erakusten dute, baita biokonpositearen SEM irudiak ere probaren aurretik eta ondoren.Puntu-lerro zuriek biokonpositean zelulen jalkitze-guneak adierazten dituzte.(b) Lau asteko aldian CO2-aren kontsumo garbi metatua.Latex "normalak" (N) estirenoaren eta butilo akrilatoaren proportzioa 1:1 du.Latexeko kodearen aurreko zenbakiak Texanol-en edukiari dagozkio.(batezbestekoa ± desbideratze estandarra; n = 3).
Zelulen atxikipena nabarmen hobetu zen CCAP 1479/1A tentsiorako 4S eta 12S-ekin, nahiz eta pigmentua denboran zehar poliki-poliki kolorez aldatzen joan (6a. irudia).CCAP 1479/1A biokonpositeak CO2 xurgatzen du 84 egun osoz (12 aste) nutrizio-osagarri gehigarririk gabe.SEM analisiak (6a. irudia) zelula txikien urruntze bisualaren behaketa berretsi zuen.Hasieran, zelulak zelulak hazi arren osotasuna mantentzen zuen latexezko estaldura batean sartuta zeuden.CO2 hartzeko tasa kontrol-taldea baino nabarmen handiagoa izan zen (Scheirer-Ray-Har proba, tratamendua: DF=2; H=240,59; P=<0,001, denbora: DF=42; H=112; P=<0,001) ( 6b. irudia.12S biokonpositeak CO2 hartze handiena lortu zuen (1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 biomasa eguneko), 4S latexak, berriz, 1,13 ± 0,41 g CO2 g-1 biomasa eguneko, baina ez ziren nabarmen ezberdintzen (Mann-Whitney U .test, W = 1507,50; P = 0,07) eta tratamenduaren eta denboraren arteko elkarrekintza esanguratsurik ez (Shirer-Rey-Hara proba, denbora * tratamendua: DF = 82; H = 10,37; P = 1,000).
Lote erdiko CO2-a hartzeko probak Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biokonpositeekin 4N eta 12N latexarekin.(a) Irudiek zelulen askapena eta pigmentu kolorea erakusten dute, baita biokonposatuaren SEM irudiak ere probaren aurretik eta ondoren.Puntu-lerro zuriek biokonpositean zelulen jalkitze-guneak adierazten dituzte.(b) CO2-ko kontsumo garbi metatua hamabi asteko epean.Latex "bigunak" (S) estireno eta butilo akrilato proportzioa 1:1 du.Latexeko kodearen aurreko zenbakiak Texanol-en edukiari dagozkio.(batezbestekoa ± desbideratze estandarra; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har proba, denbora*tratamendua: DF=4, H=3,243, P=0,518) edo S. elongatus CCAP 1479/1A biokonposatua (bi-ANOVA, denbora*tratamendua: DF=8 , F = 1,79, P = 0,119) (S4. irudia).PCC 7942 biokonpositeak karbohidrato-eduki handiena izan zuen 2. astean (4 N = % 59,4 ± 22,5 pisua, 12 N = % 67,9 ± 3,3 pisua), eta kontrol-esekiteak karbohidrato-eduki handiena izan zuen 4. astean (kontrola = % 59,6 ± 2,84). b/z).CCAP 1479/1A biokonpositearen karbohidrato-eduki osoa kontrol-esekiduraren parekoa izan zen entseguaren hasieran izan ezik, 12S latexean aldaketa batzuk izan baitziren 4. astean. Biokonpositearen baliorik altuenak % 51,9 ± 9,6 pisua izan ziren. 4S-rako eta % 77,1 ± 17,0 pisurako 12S-rako.
Film meheko latex polimeroen estalduraren egitura-osotasuna hobetzeko diseinu-aukerak frogatzeari ekin genion, likenaren imitazio biokonpositearen kontzeptuaren osagai garrantzitsu gisa, biobateragarritasuna edo errendimendua uko egin gabe.Izan ere, zelulen hazkuntzarekin lotutako egitura-erronkak gainditzen badira, gure biokonposite esperimentalen errendimendu hobekuntza nabarmenak espero ditugu, jada beste zianobakterioekin eta mikroalgekin karbono harrapatzeko sistemen parekoak direnak.
Estaldurak ez-toxikoak izan behar dira, iraunkorrak, epe luzerako zelulen atxikimendua onartzen dutenak eta porotsuak izan behar dute CO2 masaren transferentzia eraginkorra eta O2 desgasifikazioa sustatzeko.Latex motako polimero akrilikoak prestatzen errazak dira eta asko erabiltzen dira pintura, ehungintza eta itsasgarrien industrian30.Zianobakterioak ur-oinarritutako latex polimero akrilikoko emultsio batekin konbinatu ditugu estireno/butil akrilato partikulen proportzio zehatz batekin eta Texanol-en hainbat kontzentraziorekin.Estirenoa eta butil akrilatoa aukeratu ziren propietate fisikoak kontrolatu ahal izateko, batez ere estalduraren elastikotasuna eta koaleszentzia-eraginkortasuna (estaldura sendo eta oso itsasgarri baterako kritikoa), partikula agregatu "gogor" eta "bigun"en sintesia ahalbidetuz.Toxikotasun-datuek iradokitzen dute estireno-eduki handia duen latex "gogorra" ez dela zianobakterioen biziraupenerako lagungarria.Butil akrilatoa ez bezala, estirenoa algentzat toxikotzat jotzen da32,33.Zianobakterio anduiek latexarekiko nahiko ezberdin erreakzionatu zuten, eta S. elongatus PCC 7942-rako beira-trantsizio-tenperatura optimoa (Tg) zehaztu zen, S. elongatus CCAP 1479/1A-k Tg-rekin erlazio lineal negatiboa erakutsi zuen bitartean.
Lehortze-tenperaturak latexeko film uniforme jarraitua osatzeko gaitasunari eragiten dio.Lehortze-tenperatura Filma Formatzeko Gutxieneko Tenperaturatik (MFFT) azpitik badago, polimero latexeko partikulak ez dira guztiz batuko, eta ondorioz, partikulen interfazean soilik atxikitzen da.Sortzen diren filmek atxikimendu eta erresistentzia mekaniko eskasa dute eta hauts moduan ere egon daitezke29.MFFT Tg-rekin oso lotuta dago, monomeroen konposizioaren bidez eta Texanol bezalako koaleszenteen gehikuntzaz kontrola daitekeena.Tg-k sortzen den estalduraren propietate fisiko asko zehazten ditu, gomazko edo beirazko egoeran egon daitezkeenak34.Flory-Fox ekuazioaren arabera35, Tg monomero motaren eta ehuneko erlatiboen konposizioaren araberakoa da.Koaleszente gehitzeak MFFT txikiagotu dezake latexeko partikulen Tg-aren tarteka kenduz, tenperatura baxuagoetan filma sortzea ahalbidetzen duena, baina oraindik estaldura gogor eta sendoa eratzen du, koaleszentea poliki-poliki lurruntzen delako denboran zehar edo erauzi egin delako 36 .
Texanol-aren kontzentrazioa handitzeak filmaren eraketa sustatzen du polimero-partikulak leunduz (Tg-a murriztea) lehortzean partikulek xurgatzearen ondorioz, eta, ondorioz, kohesio-filmaren indarra eta zelulen atxikimendua areagotzen dira.Biokonposatua giro-tenperaturan lehortzen denez (~18-20 °C), latex "gogorra"ren Tg (30 eta 55 °C) lehortzeko tenperatura baino altuagoa da, hau da, baliteke partikulen koaleszentzia ez izatea optimoa, ondorioz. B pelikulek beirazkoak izaten jarraitzen dutenek, propietate mekaniko eta itsasgarri eskasek, elastikotasun eta difusibotasun mugatuak30, azken finean, zelulen galera handiagoa dakar.Polimero "normal" eta "bigunetatik" filmaren eraketa polimero-filmaren Tg-n edo azpian gertatzen da, eta filmaren eraketa hobetzen da koaleszentzia hobetuz, eta ondorioz, polimero-film jarraituak sortzen dira, propietate mekaniko, kohesio eta itsasgarri hobeak dituztenak.Sortzen den filma gomatsua izango da CO2 harrapatzeko esperimentuetan, bere Tg-a (nahaste normala: 12 eta 20 ºC) edo askoz ere baxuagoa delako (nahasketa ("leuna": -21--13 °C) giro-tenperaturatik 30 ).Latex “gogorra” (3,4 eta 2,9 kgf mm–1) latex “normala” baino hiru aldiz gogorragoa da (1,0 eta 0,9 kgf mm–1).Latex "bigunen" gogortasuna ezin da mikrogogortasunaren bidez neurtu, giro-tenperaturan duten gehiegizko goma eta itsaskortasunagatik.Azaleko kargak atxikimendu-afinitatean ere eragina izan dezake, baina datu gehiago behar dira informazio esanguratsua emateko.Hala ere, latex guztiek zelulak modu eraginkorrean atxiki zituzten, %1 baino gutxiago askatuz.
Fotosintesiaren produktibitatea gutxitzen da denborarekin.Poliestirenoarekiko esposizioak mintzaren haustura eta estres oxidatiboa dakar38,39,40,41.S. elongatus CCAP 1479/1A-ren 0S eta 4S-ren eraginpean dauden Fv/Fm balioak ia bi aldiz handiagoak izan ziren esekiduraren kontrolarekin alderatuta, eta hori ados dago 4S biokonpositearen CO2-a hartzeko tasarekin, baita PS batez besteko balio txikiagoak.balioak.Fv/Fm balio altuagoek adierazten dute PSIIra elektroien garraioak fotoi gehiago eman ditzakeela42, eta horrek CO2 finkapen-tasa handiagoak eragin ditzake.Dena den, kontuan izan behar da datu fotofisiologikoak ur-latex-disoluzioetan esekita dauden zeluletatik lortu zirela eta agian ez direla zertan biokonposite helduekin zuzenean konparagarriak izan.
Latexak argia eta/edo gas-trukerako oztopoa sortzen badu, argia eta CO2 murrizketa eraginez, estres zelularra eragin dezake eta errendimendua murrizten du, eta O2 askapenean eragiten badu, fotoarnasketa39.Ondutako estalduen argi-transmisioa ebaluatu zen: latex “gogorra” argiaren transmisioa 440 eta 480 nm artean apur bat gutxitu zen (texanolaren kontzentrazioa areagotuz filmaren koaleszentzia hobetuagatik), “biguna” eta “erregularra”. ” latexak argiaren transmisioaren beherakada txikia izan zuen.ez du galera galera nabarmenik erakusten.Entseguak, baita inkubazio guztiak ere, argi intentsitate baxuan egin dira (30,5 µmol m-2 s-1), beraz, polimero-matrizearen ondoriozko edozein fotosintetikoki aktiboa den erradiazio konpentsatu egingo da eta fotoinhibizioa prebenitzeko ere erabilgarria izan daiteke.argi-intentsitate kaltegarrietan.
Biokonpositeak CCAP 1479/1A probak iraun zuen 84 egunetan funtzionatu zuen, nutriente-bolumendurik gabe edo biomasa galera nabarmenik gabe, hori baita ikerketaren funtsezko helburu bat.Zelulen despigmentazioa klorosi prozesu batekin lotu daiteke nitrogeno-goseari erantzuteko epe luzerako biziraupena lortzeko (atseden egoera), eta horrek zelulak hazkuntza berreskuratzen lagun dezake nitrogeno nahikoa metaketa lortu ondoren.SEM irudiek baieztatu zuten zelulak estalduraren barruan geratzen zirela zelulak zatitu arren, latex "bigunaren" elastikotasuna erakutsiz eta, beraz, bertsio esperimentalarekiko abantaila argia erakutsiz.Latex "bigunak" % 70 inguru butil akrilatoa dauka (pisuaren arabera), hau lehortu ondoren estaldura malgu baterako adierazitako kontzentrazioa baino askoz handiagoa da44.
CO2-aren xurgapen garbia kontrol-esekidurarena baino nabarmen handiagoa izan zen (14-20 eta 3-8 aldiz handiagoa S. elongatus CCAP 1479/1A eta PCC 7942-rentzat, hurrenez hurren).Aurretik, CO2 masa-transferentzia-eredu bat erabili genuen erakusteko CO2-a hartzearen eragile nagusia biokonpositearen gainazalean CO2 kontzentrazio-gradiente zorrotza dela31 eta biokonpositeen errendimendua masa-transferentziaren erresistentziaren arabera mugatu daitekeela.Arazo hori gaindi daiteke latexean osagai ez-toxikoak eta filma sortzen ez dutenak txertatuz, estalduraren porositatea eta iragazkortasuna areagotzeko26, baina zelulen atxikipena arriskuan egon daiteke, estrategia horrek ezinbestean film ahulagoa izango duelako20.Polimerizazioan konposizio kimikoa alda daiteke porositatea areagotzeko, hau da aukerarik onena, batez ere industria-ekoizpen eta eskalagarritasun aldetik45.
Biokonposite berriaren errendimenduak mikroalga eta zianobakterioetatik datozen biokonpositeekin alderatuta, abantailak erakutsi zituen zelulen karga-tasa doitzeko (1. taula)21,46 eta analisi denbora luzeagoekin (84 egun versus 15 ordu46 eta 3 aste21).
Karbohidratoen eduki bolumetrikoa zeluletan zianobakterioak erabiltzen dituzten beste ikerketa batzuekin alderatzen dute47,48,49,50 eta karbonoa harrapatzeko eta aprobetxatzeko/berreskuratzeko aplikazioetarako irizpide potentzial gisa erabiltzen da, hala nola BECCS hartzidura prozesuetarako49,51 edo biodegradagarriak ekoizteko. bioplastikoak52 .Azterketa honen arrazoiaren zati gisa, baso-landaketak, BECCS isuri negatiboen kontzeptuan kontuan hartuta ere, ez dela klima-aldaketarako panazea eta munduko laborantza-lurraren zati kezkagarria kontsumitzen duela6.Pentsamendu-esperimentu gisa, kalkulatu zen 2100. urterako 640 eta 950 GtCO2 artean kendu beharko zirela atmosferatik, tenperatura globalaren igoera 1,5°C53ra mugatzeko (urtean 8 eta 12 GtCO2 inguru).Errendimendu hobeagoko biokonposite batekin (574,08 ± 30,19 t CO2 t-1 biomasa urtean-1) lortzeko bolumen-hedapena 5,5 × 1010-tik 8,2 × 1010 m3-ra (eraginkortasun fotosintetiko parekoarekin), 196.000 milioi litrotik 2.92. polimeroa.Biokonposite 1 m3-k lur-azalera 1 m2 hartzen duela suposatuz, helburuko urteko CO2 totala xurgatzeko behar den azalera 5,5 eta 8,17 milioi hektarea artekoa izango da, hau da, lurzoruen bizitzarako egokien % 0,18-0,27ren baliokidea. tropikoak, eta lur-eremua murriztu.BECCSren beharra %98-99.Kontuan izan behar da harrapaketa ratio teorikoa argi gutxitan erregistratutako CO2-aren xurgapenean oinarritzen dela.Biokonposatua argi natural biziagoaren eraginpean dagoen heinean, CO2-aren aprobetxamendu-tasa handitzen da, lur-eskakizunak gehiago murrizten ditu eta balantza biokonpositearen kontzeptura bideratzen du.Hala ere, ezarpenak ekuatorean egon behar du atzeko argiaren intentsitate eta iraupen etengaberako.
CO2 ongarritzearen eragin globala, hau da, CO2 erabilgarritasunaren areagotzeak eragindako landarediaren produktibitatearen igoera, lur-eremu gehienetan gutxitu egin da, ziurrenik lurzoruaren mantenugai nagusien (N eta P) eta ur-baliabideen aldaketen ondorioz7.Horrek esan nahi du lurreko fotosintesiak agian ez duela CO2-aren xurgapena handitzea ekarriko, airean CO2-ko kontzentrazio altua izan arren.Testuinguru honetan, lurreko klima-aldaketa arintzeko estrategiak, hala nola BECCS, are gutxiago arrakasta izango dute.Fenomeno global hau baieztatzen bada, likenetan inspiratutako gure biokonposatua funtsezko aktiboa izan liteke, uretako mikrobio fotosintetiko zelulabakarrak "lurreko agente" bihurtuz.Lehorreko landare gehienek CO2 C3 fotosintesiaren bidez finkatzen dute, C4 landareak, berriz, habitat epelago eta lehorretarako mesedegarriagoak dira eta eraginkorragoak dira CO254 presio partzial altuagoetan.Zianobakterioek C3 landareetan karbono dioxidoaren esposizio murriztuaren aurreikuspen kezkagarriak konpentsatu ditzakeen alternatiba eskaintzen dute.Zianobakterioek fotoarnasketa-mugak gainditu dituzte karbonoa aberasteko mekanismo eraginkor bat garatuz, non CO2-aren presio partzial handiagoak aurkezten eta mantentzen diren erribulosa-1,5-bisfosfato karboxilasa/oxigenasa (RuBisCo) inguruko karboxisomen barruan.Zianobakterioen biokonpositeen ekoizpena areagotuz gero, hau gizakiarentzat arma garrantzitsua bihur daiteke klima aldaketaren aurkako borrokan.
Biokonpositeek (likenen imitazioak) abantaila argiak eskaintzen dituzte ohiko mikroalga eta zianobakterioen esekidura-kulturekiko, CO2-a hartzeko tasa handiagoak eskaintzen dituzte, kutsadura-arriskuak gutxitzen dituzte eta CO2 lehiakorra saihesten dute.Kostuek nabarmen murrizten dute lurraren, uraren eta mantenugaien erabilera56.Azterketa honek frogatzen du errendimendu handiko latex biobateragarri bat garatzeko eta fabrikatzeko bideragarritasuna, substratu hautagai gisa loofah belaki batekin konbinatuta, kirurgia hilabeteetan zehar CO2-aren xurgapen eraginkorra eta eraginkorra eskain dezakeena, zelulen galera minimoa mantenduz.Biokonpositeek teorikoki 570 t CO2 t-1 biomasa har ditzakete urtean, eta BECCS baso-estrategiak baino garrantzitsuagoa izan daiteke klima-aldaketaren aurrean gure erantzunean.Polimeroaren konposizioaren optimizazio gehiagorekin, argi intentsitate handiagoetan probak eginez eta ingeniaritza metaboliko landuarekin konbinatuta, naturaren jatorrizko biogeoingeniariak berriro ere salbatzera etor daitezke.
Latexeko polimero akrilikoak prestatu ziren estireno monomeroen, butil akrilatoaren eta azido akrilikoen nahasketa erabiliz, eta pH-a 7ra egokitu zen 0,1 M sodio hidroxidoarekin (2. taula).Estirenoa eta butil akrilatoa polimero-kateen zatirik handiena osatzen dute, eta azido akrilikoak latexeko partikulak esekiduran mantentzen laguntzen du57.Latexaren egiturazko propietateak beira-trantsizio-tenperaturak (Tg) zehazten ditu, estirenoaren eta butil-akrilatoaren erlazioa aldatuz kontrolatzen dena, propietate “gogor” eta “bigunak” ematen baititu, hurrenez hurren58.Latex polimero akriliko tipikoa 50:50 estirenoa:butil akrilatoa 30 da, beraz, ikerketa honetan proportzio hori duen latex "normala" deitzen zaio latex, eta estireno-eduki handiagoa duen latex-a estireno-eduki txikiagoa duen latex gisa aipatzen da. ."biguna" deitzen zaio "gogorra".
Emultsio primario bat prestatu zen ur destilatua (174 g), sodio bikarbonatoa (0,5 g) eta Rhodapex Ab/20 surfaktantea (30,92 g) (Solvay) erabiliz 30 monomero tantak egonkortzeko.Beirazko xiringa bat erabiliz (Science Glass Engineering) xiringa-ponpa batekin, 2. taulan ageri diren estirenoa, butil akrilatoa eta azido akrilikoa zituen bigarren alikuota gehitu zitzaion tantaka 100 ml h-1 abiaduran emultsio primarioari 4 ordutan (Cole). -Palmer, Mount Vernon, Illinois).Prestatu 59 polimerizazio-abiarazlearen disoluzioa dHO eta amonio persulfatoa erabiliz (100 ml, % 3 p/p).
Nahasi dHO (206 g), sodio bikarbonatoa (1 g) eta Rhodapex Ab/20 (4,42 g) dituen disoluzioa irabiagailu bat erabiliz (Heidolph Hei-TORQUE balioa 100) altzairu herdoilgaitzezko helize batekin eta berotu 82 °C-ra. urez jantzitako ontzia VWR Scientific 1137P berotutako ur-bainu batean.Monomeroaren (28,21 g) eta abiarazlearen (20,60 g) pisu txikiko disoluzio bat gehitu zitzaion tantaka jacketed ontziari eta 20 minutuz irabiatu zen.Gogor nahastu gainerako monomeroa (150 ml h-1) eta abiarazlea (27 ml h-1) disoluzioak, partikulak esekiduran mantentzeko, 5 h baino gehiago ur-jamera gehitu arte, 10 ml-ko xiringak eta 100 ml, hurrenez hurren, edukiontzi batean. .xiringa-ponpa batekin osatuta.Irabiagailuaren abiadura handitu egin zen minda bolumena handitu zelako, minda atxikipena ziurtatzeko.Hasitzailea eta emultsioa gehitu ondoren, erreakzio-tenperatura 85 °C-ra igo zen, ondo irabiatu 450 rpm-an 30 minutuz, eta gero 65 °C-ra hoztu.Hoztu ondoren, bi disoluzio desplazamendu gehitu zaizkio latexari: tert-butil hidroperoxidoa (t-BHP) (% 70 uretan) (5 g, % 14 pisuan) eta azido isoaskorbikoa (5 g, % 10 pisuan)..Gehitu t-BHP tantaz tanta eta utzi 20 minutuz.Ondoren, azido eritorbikoa 4 ml/h-ko abiaduran gehitu zen 10 ml-ko xiringa batetik xiringa-ponpa erabiliz.Latexeko disoluzioa giro-tenperaturara hoztu eta 7 pHra egokitu zen 0,1 M sodio hidroxidoarekin.
2,2,4-Trimetil-1,3-pentanodiol monoisobutiratoa (Texanol) - latexeko margoetarako toxikotasun baxuko biodegradagarria 37,60 - xiringa eta ponpa batekin gehitu zen hiru bolumenetan (0, 4, 12% v/v) latexaren nahastearen koaltze-agente gisa, lehortzean pelikula sortzea errazteko37.Latexeko solido-portzentajea polimero bakoitzeko 100 µl aurrez pisatutako aluminiozko paperezko tapoietan jarriz eta labe batean lehortu zen 100 °C-tan 24 orduz.
Argiaren transmisiorako, latex nahasketa bakoitza mikroskopioko diapositiba batean aplikatu zen 100 µm-ko filmak ekoizteko kalibraturiko altzairu herdoilgaitzezko tanta kubo bat erabiliz eta 20 °C-tan lehortu 48 orduz.Argiaren transmisioa (fotosintetikoki aktiboaren erradiazioan zentratua, λ 400-700 nm) ILT950 SpectriLight espektroradiometro batean neurtu zen 30 W-ko lanpara fluoreszente batetik 35 cm-ko sentsore batekin (Sylvania Luxline Plus, n = 6) - non argia. iturria zianobakterioak eta organismoak ziren Material konposatuak kontserbatzen dira.SpectrILight III softwarearen 3.5 bertsioa erabili zen argiztapena eta transmisioa λ 400-700 nm61 tartean grabatzeko.Lagin guztiak sentsorearen gainean jarri ziren, eta estali gabeko beirazko diapositibak erabili ziren kontrol gisa.
Latexeko laginak silikonazko gozogintzako ontzi batean gehitu ziren eta 24 orduz lehortzen utzi ziren gogortasuna probatu aurretik.Jarri latexaren lagin lehorra altzairuzko txano batean x10 mikroskopio baten azpian.Enfokatu ondoren, laginak Buehler Micromet II mikrogogortasun-probagailu batean ebaluatu ziren.Lagina 100 eta 200 gramo arteko indarra jarri zen eta karga-denbora 7 segundotan ezarri zen laginean diamante-kostura bat sortzeko.Inprimatua Bruker Alicona × 10 mikroskopio-objektibo batekin aztertu zen, forma neurtzeko software osagarriarekin.Latex bakoitzaren gogortasuna kalkulatzeko Vickers-en gogortasunaren formula (1. ekuazioa) erabili zen, non HV Vickers zenbakia den, F aplikatutako indarra eta d latexaren altueratik eta zabaleratik kalkulatutako koska-diagonalen batez bestekoa den.koska balioa.Latex "biguna" ezin da neurtu koska proban itsaspen eta luzamenduagatik.
Latexaren konposizioaren beira-trantsizio-tenperatura (Tg) zehazteko, polimero-laginak silize gel-ontzietan jarri ziren, 24 orduz lehortu, 0,005 g-ra pisatu eta lagin-plateretan jarri.Platera tapatu eta eskaneatzeko koloremetro diferentzial batean jarri zen (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, Pyris datuen analisirako softwarea)62.Bero-fluxuaren metodoa erreferentziazko edalontziak eta lagin-katiluak labe berean jartzeko erabiltzen da tenperatura neurtzeko tenperatura-zunda barneratuta duena.Guztira bi arrapala erabili ziren kurba koherentea sortzeko.Lagin-metodoa behin eta berriz igo zen -20 °C-tik 180 °C-ra minutuko 20 °C-ko abiaduran.Hasierako eta amaierako puntu bakoitza 1 minutuz gordetzen da tenperaturaren atzerapena kontuan hartzeko.
Biokonpositeak CO2 xurgatzeko duen gaitasuna ebaluatzeko, laginak prestatu eta probatu ziren gure aurreko ikerketan bezala31.Oihal lehortua eta autoklabea 1×1×5 cm-ko zerrendatan moztu eta pisatu egin zen.Aplikatu zianobakterio-tentsio bakoitzaren bi bioestaldura eraginkorrenetako 600 µl loofah-zerrenda bakoitzaren mutur batean, gutxi gorabehera 1 × 1 × 3 cm-koa, eta lehortu ilunpetan 20 °C-tan 24 orduz.Lufaren egitura makroporotsua dela eta, formularen zati bat alferrik galdu zen, beraz, zelulak kargatzeko eraginkortasuna ez zen %100ekoa izan.Arazo hori gainditzeko, prestakin lehorraren pisua loofah gainean zehaztu eta erreferentziazko prestaketa lehorra normalizatu zen.Loofah, latex eta mantenugai esterilaz osatutako kontrol abiotikoak antzeko moduan prestatu ziren.
Lote erdiko CO2-a hartzeko proba bat egiteko, jarri biokonposatua (n = 3) 50 ml-ko beirazko hodi batean, biokonpositearen mutur bat (bioestaldurarik gabe) hazkuntza-medioarekin 5 ml-rekin kontaktuan egon dadin, nutrienteari utziz. ekintza kapilarren bidez garraiatu..Botila 20 mm-ko diametroa duen butil-gomazko kortxo batekin itxita dago eta zilarrezko aluminiozko tapoi batekin oztopatzen da.Zigilatu ondoren, injektatu 45 ml CO2/aire %5eko orratz esteril batekin, gas-estan dagoen xiringa bati lotuta.Kontrol-espentsioaren zelula-dentsitatea (n = 3) biokonpositearen zelulen kargaren baliokidea zen nutriente-medioan.Probak 18 ± 2 °C-tan egin dira 16:8ko fotoperiodoarekin eta 30,5 µmol m-2 s-1eko fotoperiodoarekin.Buruko espazioa bi egunetik behin kendu zen gasari hermetikokiko xiringa batekin eta GEOTech G100 infragorrien xurgapeneko CO2 neurgailu batekin aztertu zen, xurgatutako CO2 portzentajea zehazteko.Gehitu CO2 gas nahastearen bolumen berdina.
CO2 Fix % honela kalkulatzen da: % CO2 Fix = % 5 (v/v) – idatzi %CO2 (2. ekuazioa) non P = presioa, V = bolumena, T = tenperatura eta R = gas idealaren konstantea.
Zianobakterioen eta biokonposatuen kontrol-espentsioen CO2-a hartzeko tasak kontrol ez-biologikoetara normalizatu ziren.g biomasaren unitate funtzionala garbigailuan inmobilizatutako biomasa lehor kantitatea da.Zelula finkatu aurretik eta ondoren loofah laginak pisatuz zehazten da.Zelula-kargaren masa (biomasaren baliokidea) kontabilizatzea prestakinak lehortu aurretik eta ondoren banan-banan pisatuz eta zelula-prestaketaren dentsitatea kalkulatuz (3. ekuazioa).Zelula-prestaketak finkatzeko garaian homogeneoak direla suposatzen da.
Analisi estatistikorako Minitab 18 eta Microsoft Excel RealStatistics gehigarriarekin erabili ziren.Normaltasuna Anderson-Darling probaren bidez probatu zen, eta bariantzen berdintasuna Levene probaren bidez.Suposizio hauek betetzen dituzten datuak aldakuntzaren bi norabideko analisia (ANOVA) erabiliz aztertu ziren, Tukey-ren testarekin post hoc analisi gisa.Normaltasunaren eta bariantza berdinaren hipotesiak betetzen ez zituzten bi norabideko datuak Shirer-Ray-Hara probaren bidez aztertu ziren eta, ondoren, Mann-Whitney U-testaren bidez, tratamenduen arteko garrantzia zehazteko.Lineal misto orokortu (GLM) ereduak hiru faktorerekin datu ez-normaletarako erabili ziren, non datuak Johnson transformazioa erabiliz eraldatu ziren63.Pearson produktuen momentu korrelazioak egin ziren Texanol kontzentrazioa, beira-trantsizio tenperatura eta latexaren toxikotasun eta atxikimendu datuen arteko erlazioa ebaluatzeko.
Argitalpenaren ordua: 2023-05-05