O ṣeun fun lilo si Nature.com.O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Ni afikun, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a fihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Ṣe afihan carousel ti awọn kikọja mẹta ni ẹẹkan.Lo awọn Bọtini Iṣaaju ati Next lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan, tabi lo awọn bọtini ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan.
Gbigba erogba ati ibi ipamọ jẹ pataki lati ṣaṣeyọri awọn ibi-afẹde ti Adehun Paris.Photosynthesis jẹ imọ-ẹrọ iseda fun yiya erogba.Yiyaworan awokose lati awọn lichens, a ṣe agbekalẹ kan 3D cyanobacteria photosynthetic biocomposite (ie mimicking lichen) ni lilo polymer latex akiriliki ti a lo si kanrinkan loofah kan.Oṣuwọn gbigba CO2 nipasẹ biocomposite jẹ 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 ti biomass d-1.Oṣuwọn gbigba naa da lori biomass gbigbẹ ni ibẹrẹ idanwo naa ati pẹlu CO2 ti a lo lati dagba baomasi tuntun bi daradara bi CO2 ti o wa ninu awọn agbo ogun ibi ipamọ gẹgẹbi awọn carbohydrates.Awọn oṣuwọn gbigba wọnyi jẹ awọn akoko 14-20 ti o ga ju awọn iwọn iṣakoso slurry ati pe o le ṣe iwọn soke lati mu 570 t CO2 t-1 baomasi fun ọdun kan-1, deede si 5.5-8.17 × 106 saare ti lilo ilẹ, yiyọ 8-12 GtCO2 CO2 fun ọdun kan.Ni idakeji, bioenergy igbo pẹlu gbigba erogba ati ibi ipamọ jẹ 0.4–1.2 × 109 ha.Biocomposite naa wa ni iṣẹ fun ọsẹ 12 laisi afikun awọn ounjẹ tabi omi, lẹhin eyi ti idanwo naa ti pari.Laarin iduro imọ-ẹrọ olona-pupọ ti ẹda eniyan lati koju iyipada oju-ọjọ, ti iṣelọpọ ati iṣapeye awọn akopọ biocomposites cyanobacterial ni agbara fun imuṣiṣẹ alagbero ati iwọn lati mu imukuro CO2 pọ si lakoko idinku omi, ounjẹ ati awọn adanu lilo ilẹ.
Iyipada oju-ọjọ jẹ irokeke gidi si ipinsiyeleyele agbaye, iduroṣinṣin ilolupo ati awọn eniyan.Lati dinku awọn ipa ti o buru julọ, iṣakojọpọ ati awọn eto decarburization nla ni a nilo, ati pe, dajudaju, diẹ ninu iru yiyọkuro taara ti awọn eefin eefin lati oju-aye ni a nilo.Pelu decarbonization rere ti ina iran2,3, Lọwọlọwọ ko si awọn solusan imọ-ẹrọ alagbero ti ọrọ-aje lati dinku erogba oloro oloro (CO2) 4, botilẹjẹpe gbigba gaasi flue ti nlọsiwaju5.Dipo ti iwọn ati awọn solusan imọ-ẹrọ ti o wulo, awọn eniyan yẹ ki o yipada si awọn onimọ-ẹrọ adayeba fun gbigba erogba - awọn oganisimu fọtosyntetic (awọn oganisimu fọtoyika).Photosynthesis jẹ imọ-ẹrọ isọdọkan erogba ti iseda, ṣugbọn agbara rẹ lati yiyipada imudara erogba anthropogenic lori awọn iwọn akoko ti o nilari jẹ ibeere, awọn ensaemusi jẹ ailagbara, ati pe agbara rẹ lati ran lọ ni awọn iwọn ti o yẹ jẹ ibeere.Ọna ti o pọju fun phototrophy jẹ igbo igbo, eyiti o ge awọn igi fun bioenergy pẹlu gbigba erogba ati ibi ipamọ (BECCS) gẹgẹbi imọ-ẹrọ itujade odi ti o le ṣe iranlọwọ lati dinku awọn itujade net CO21.Bibẹẹkọ, lati ṣaṣeyọri ibi-afẹde iwọn otutu ti Adehun Paris ti 1.5°C ni lilo BECCS bi ọna akọkọ yoo nilo 0.4 si 1.2 × 109 ha, deede si 25–75% ti ilẹ-arable agbaye lọwọlọwọ6.Ni afikun, aidaniloju ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn ipa agbaye ti idapọ CO2 n pe sinu ibeere ṣiṣe ṣiṣe gbogbogbo ti awọn ohun ọgbin igbo7.Ti a ba ni lati de awọn ibi-afẹde iwọn otutu ti a ṣeto nipasẹ Adehun Paris, 100 iṣẹju-aaya ti GtCO2 ti awọn gaasi eefin (GGR) gbọdọ yọkuro lati oju-aye ni ọdun kọọkan.Ẹka Iwadii ati Innovation ti UK laipẹ kede igbeowosile fun awọn iṣẹ akanṣe GGR8 marun pẹlu iṣakoso ilẹ peatland, imudara oju ojo apata, gbingbin igi, biochar ati awọn irugbin aladun lati jẹ ifunni ilana BECCS.Awọn idiyele ti yiyọ diẹ sii ju 130 MtCO2 lati oju-aye fun ọdun jẹ 10-100 US$/tCO2, 0.2-8.1 MtCO2 fun ọdun kan fun imupadabọ ilẹ peatland, 52-480 US $/tCO2 ati 12-27 MtCO2 fun ọdun kan fun oju ojo ti awọn apata , 0.4-30 USD fun ọdun kan.tCO2, 3.6 MtCO2 / yr, 1% ilosoke ni agbegbe igbo, 0.4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/yr, biochar, 140-270 US$/tCO2, 20 -70 Mt CO2 fun ọdun kan fun awọn irugbin titilai ni lilo BECCS9.
Apapọ awọn ọna wọnyi le de ọdọ 130 Mt CO2 ni ibi-afẹde ọdun kan, ṣugbọn awọn idiyele ti oju ojo apata ati BECCS ga, ati biochar, botilẹjẹpe o kere ju ati ti kii ṣe lilo ilẹ, nilo ifunni ifunni fun ilana iṣelọpọ biochar.nfunni ni idagbasoke ati nọmba lati mu awọn imọ-ẹrọ GGR miiran lọ.
Dipo wiwa awọn ojutu lori ilẹ, wa omi, paapaa awọn phototrophs sẹẹli kan gẹgẹbi microalgae ati cyanobacteria10.Awọn ewe (pẹlu cyanobacteria) gba isunmọ 50% ti erogba oloro agbaye, botilẹjẹpe wọn jẹ iṣiro fun 1% nikan ti biomass agbaye11.Cyanobacteria jẹ atilẹba biogeoengineers iseda, fifi ipilẹ fun iṣelọpọ ti atẹgun ati itankalẹ ti igbesi aye multicellular nipasẹ oxygenic photosynthesis12.Ero ti lilo cyanobacteria lati gba erogba kii ṣe tuntun, ṣugbọn awọn ọna imotuntun ti gbigbe ti ara ṣii awọn iwoye tuntun fun awọn oganisimu atijọ wọnyi.
Ṣii awọn adagun omi ati awọn photobioreactors jẹ awọn ohun-ini aiyipada nigba lilo microalgae ati cyanobacteria fun awọn idi ile-iṣẹ.Awọn ọna ṣiṣe aṣa wọnyi lo aṣa idadoro ninu eyiti awọn sẹẹli leefofo loju omi larọwọto ni alabọde idagba14;sibẹsibẹ, adagun ati photobioreactors ni ọpọlọpọ awọn alailanfani bi ko dara CO2 ibi-gbigbe, lekoko lilo ti ilẹ ati omi, ifaragba si biofouling, ati ki o ga ikole ati isẹ cost15,16.Biofilm bioreactors ti ko lo awọn aṣa idadoro jẹ ọrọ-aje diẹ sii ni awọn ofin ti omi ati aaye, ṣugbọn o wa ninu eewu ibajẹ desiccation, ti o ni itara si iyọkuro biofilm (ati nitorinaa isonu ti biomass ti nṣiṣe lọwọ), ati pe o jẹ deede si biofouling17.
Awọn isunmọ tuntun ni a nilo lati mu iwọn gbigbe CO2 pọ si ati koju awọn iṣoro ti o ṣe idiwọ slurry ati awọn reactors biofilm.Ọkan iru ọna bẹ jẹ awọn biocomposites photosynthetic ti o ni atilẹyin nipasẹ awọn lichens.Lichens jẹ eka ti elu ati awọn fọtobionts (microalgae ati/tabi cyanobacteria) ti o bo to 12% ti agbegbe ilẹ Aye18.Awọn elu naa n pese atilẹyin ti ara, aabo, ati didari ti sobusitireti photobiotic, eyiti o pese fungi pẹlu erogba (gẹgẹbi awọn ọja fọtosyntetiki ti o pọ ju).Biocomposite ti a dabaa jẹ “lichen mimetic”, ninu eyiti iye eniyan ti o ni ifọkansi ti cyanobacteria ti wa ni aibikita ni irisi biocoating tinrin lori sobusitireti ti ngbe.Ni afikun si awọn sẹẹli, biocoating ni matrix polima ti o le rọpo fungus.Awọn emulsions polima ti o da lori omi tabi “latexes” ni a fẹ nitori pe wọn jẹ ibaramu, ti o tọ, ilamẹjọ, rọrun lati mu ati ni iṣowo wa19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Imuduro awọn sẹẹli pẹlu awọn polima latex ni ipa pupọ nipasẹ akopọ ti latex ati ilana iṣelọpọ fiimu.Emulsion polymerization jẹ ilana oniruuru ti a lo lati ṣe agbejade rọba sintetiki, awọn ohun elo alamọra, awọn edidi, awọn afikun ohun elo, iwe ati awọn aṣọ asọ, ati awọn paints latex27.O ni nọmba awọn anfani lori awọn ọna polymerization miiran, gẹgẹbi iwọn ifasẹyin giga ati ṣiṣe iyipada monomer, ati irọrun iṣakoso ọja27,28.Yiyan awọn monomers da lori awọn ohun-ini ti o fẹ ti fiimu polymer ti o ni abajade, ati fun awọn eto monomer ti o dapọ (ie, copolymerizations), awọn ohun-ini ti polima le yipada nipasẹ yiyan awọn ipin oriṣiriṣi ti awọn monomers ti o jẹ ohun elo polymer ti o jẹ abajade.Butyl acrylate ati styrene wa laarin awọn monomers latex akiriliki ti o wọpọ julọ ati pe a lo nibi.Ni afikun, awọn aṣoju coalescing (fun apẹẹrẹ Texanol) ni igbagbogbo lo lati ṣe agbega iṣelọpọ fiimu ti iṣọkan nibiti wọn le paarọ awọn ohun-ini ti latex polima lati ṣe agbejade awọ ti o lagbara ati “tẹsiwaju” (coalescing).Ninu iwadi imọ-ẹri akọkọ wa, agbegbe agbegbe ti o ga, porosity 3D biocomposite ti o ga julọ ni a ṣe ni lilo awọ latex ti iṣowo ti a lo si kanrinkan loofah.Lẹhin awọn ifọwọyi gigun ati lemọlemọfún (ọsẹ mẹjọ), biocomposite ṣe afihan agbara to lopin lati daduro cyanobacteria lori atẹlẹsẹ loofah nitori idagba sẹẹli dinku iduroṣinṣin igbekalẹ ti latex.Ninu iwadi lọwọlọwọ, a ni ero lati ṣe agbekalẹ lẹsẹsẹ awọn polima latex akiriliki ti kemistri ti a mọ fun lilo igbagbogbo ninu awọn ohun elo imudani erogba laisi rubọ ibajẹ polima.Ni ṣiṣe bẹ, a ti ṣe afihan agbara lati ṣẹda awọn eroja matrix polima lichen-like ti o pese iṣẹ ṣiṣe ti ẹkọ ti ilọsiwaju ati alekun rirọ ẹrọ ni pataki ni akawe si awọn ipilẹ biocomposites ti a fihan.Imudara siwaju sii yoo mu yara gbigbe awọn nkan-ara biocomposites fun gbigba erogba, ni pataki nigbati a ba ni idapo pẹlu cyanobacteria ti iṣelọpọ agbara lati jẹki isọdi CO2.
Awọn latexes mẹsan pẹlu awọn agbekalẹ polima mẹta (H = “lile”, N = “deede”, S = “asọ”) ati awọn oriṣi mẹta ti Texanol (0, 4, 12% v / v) ni idanwo fun majele ati isọdọkan igara.Alemora.lati meji cyanobacteria.Iru latex ni pataki ni ipa S. elongatus PCC 7942 (idanwo Shirer-Ray-Hare, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) ati CCAP 1479/1A (ANOVA-ọna meji, latex: DF=2, F = 103.93, P = <0.001) (Fig. 1a).Ifojusi ti texanol ko ni ipa pataki ni idagbasoke ti S. elongatus PCC 7942, nikan N-latex kii ṣe majele (Fig. 1a), ati 0 N ati 4 N ṣetọju idagbasoke ti 26% ati 35%, lẹsẹsẹ (Mann- Whitney U, 0 N vs. 4 N: W = 13.50, P = 0.245; 0 N dipo iṣakoso: W = 25.0, P = 0.061; 4 N dipo iṣakoso: W = 25.0, P = 0.061) ati 12 N ti o ni afiwe idagbasoke idagbasoke. to ti ibi Iṣakoso (Mann-Whitney University, 12 N vs. Iṣakoso: W = 17.0, P = 0.885).Fun S. elongatus CCAP 1479 / 1A, mejeeji adalu latex ati ifọkansi texanol jẹ awọn nkan pataki, ati pe a ṣe akiyesi ibaraenisepo pataki laarin awọn meji (ọna meji 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 ati gbogbo awọn latexes "asọ" ni igbega idagbasoke (Fig. 1a).Iwa wa lati mu idagbasoke pọ si pẹlu idinku ti akopọ styrene.
Majele ati idanwo ifaramọ ti cyanobacteria (Synechococcus elongatus PCC 7942 ati CCAP 1479/1A) si awọn agbekalẹ latex, ibatan pẹlu iwọn otutu iyipada gilasi (Tg) ati matrix ipinnu ti o da lori oro ati data adhesion.(a) A ṣe idanwo majele ni lilo awọn igbero lọtọ ti idagba ogorun ti cyanobacteria deede lati ṣakoso awọn aṣa idadoro.Awọn itọju ti a samisi pẹlu * jẹ iyatọ pataki si awọn iṣakoso.(b) data idagbasoke Cyanobacteria dipo Tg latex (tumọ si ± SD; n = 3).(c) Nọmba akopọ ti cyanobacteria ti a tu silẹ lati inu idanwo ifaramọ biocomposite.(d) Data Adhesion dipo Tg ti latex (tumọ si ± StDev; n = 3).e Matrix ipinnu ti o da lori majele ati data ifaramọ.Ipin ti styrene si butyl acrylate jẹ 1:3 fun “lile” (H) latex, 1:1 fun “deede” (N) ati 3:1 fun “asọ” (S).Awọn nọmba ti tẹlẹ ninu koodu latex ni ibamu si akoonu ti Texanol.
Ni ọpọlọpọ awọn igba miiran, ṣiṣeeṣe sẹẹli dinku pẹlu jijẹ ifọkansi texanol, ṣugbọn ko si ibamu pataki fun eyikeyi awọn igara (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0.127, P = 0.527).Lori ọpọtọ.1b fihan ibatan laarin idagbasoke sẹẹli ati iwọn otutu iyipada gilasi (Tg).Ibaṣepọ odi ti o lagbara wa laarin ifọkansi texanol ati awọn iye Tg (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).Awọn data fihan pe Tg ti o dara julọ fun idagbasoke ti S. elongatus PCC 7942 wa ni ayika 17 ° C (Figure 1b), nigba ti S. elongatus CCAP 1479/1A ṣe ojurere Tg ni isalẹ 0 °C (Figure 1b).Nikan S. elongatus CCAP 1479/1A ni ibamu odi to lagbara laarin Tg ati data oloro (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
Gbogbo awọn latexes ni ifaramọ ifaramọ to dara, ati pe ko si ọkan ninu wọn ti o tu diẹ sii ju 1% ti awọn sẹẹli lẹhin 72 h (Fig. 1c).Ko si iyatọ pataki laarin awọn latexes ti awọn igara meji ti S. elongatus (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara test, Latex * Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Idanwo Ray).- Idanwo Ehoro, latex * texanol, DF = 4, H = 3.277, P = 0.513).Bi ifọkansi ti Texanol ṣe pọ si, awọn sẹẹli diẹ sii ni a tu silẹ (Figure 1c).akawe si S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (Aworan 1d).Pẹlupẹlu, ko si ibatan iṣiro laarin Tg ati ifaramọ sẹẹli ti awọn igara meji (PCC 7942: DF=25, r=0.301, P=0.127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0.287, P=0.147).
Fun awọn igara mejeeji, awọn polima latex “lile” ko ni doko.Ni idakeji, 4N ati 12N ṣe dara julọ lodi si S. elongatus PCC 7942, lakoko ti 4S ati 12S ṣe dara julọ lodi si CCAP 1479 / 1A (Fig. 1e), biotilejepe o wa ni kedere yara fun ilọsiwaju siwaju sii ti matrix polymer.Awọn polima wọnyi ni a ti lo ninu awọn idanwo ikojọpọ apapọ CO2 apapọ.
A ṣe abojuto Photophysiology fun awọn ọjọ 7 ni lilo awọn sẹẹli ti o daduro ninu akopọ latex olomi.Ni gbogbogbo, mejeeji oṣuwọn photosynthesis ti o han gbangba (PS) ati ikore kuatomu PSII ti o pọju (Fv/Fm) dinku pẹlu akoko, ṣugbọn idinku yii ko ni aiṣedeede ati diẹ ninu awọn data data PS fihan esi biphasic kan, ni iyanju esi apakan, botilẹjẹpe imularada akoko gidi iṣẹ-ṣiṣe PS kukuru (olusin 2a ati 3b).Idahun Fv/Fm biphasic ko ni sisọ (Awọn eeya 2b ati 3b).
(a) Oṣuwọn photosynthesis ti o han gbangba (PS) ati (b) ikore kuatomu PSII ti o pọju (Fv/Fm) ti Synechococcus elongatus PCC 7942 ni idahun si awọn agbekalẹ latex ni akawe si iṣakoso awọn aṣa idadoro.Ipin ti styrene si butyl acrylate jẹ 1:3 fun “lile” (H) latex, 1:1 fun “deede” (N) ati 3:1 fun “asọ” (S).Awọn nọmba ti tẹlẹ ninu koodu latex ni ibamu si akoonu ti Texanol.(tumosi ± boṣewa iyapa; n = 3).
(a) Oṣuwọn photosynthesis ti o han gbangba (PS) ati (b) ikore kuatomu PSII ti o pọju (Fv/Fm) ti Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A ni idahun si awọn agbekalẹ latex ni akawe si iṣakoso awọn aṣa idadoro.Ipin ti styrene si butyl acrylate jẹ 1:3 fun “lile” (H) latex, 1:1 fun “deede” (N) ati 3:1 fun “asọ” (S).Awọn nọmba ti tẹlẹ ninu koodu latex ni ibamu si akoonu ti Texanol.(tumosi ± boṣewa iyapa; n = 3).
Fun S. elongatus PCC 7942, akopọ latex ati ifọkansi Texanol ko ni ipa lori PS ju akoko lọ (GLM, Latex * Texanol * Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), botilẹjẹpe akopọ jẹ ifosiwewe pataki (GLM)., Latex * akoko, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (Fig. 2a).Ko si ipa pataki ti ifọkansi Texanol lori akoko (GLM, Texanol * akoko, DF=14, F=1.63, P=0.078).Ibaraṣepọ pataki kan wa ti o kan Fv/Fm (GLM, Latex * Texanol * Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).Ibaraẹnisọrọ laarin iṣelọpọ latex ati ifọkansi Texanol ni ipa pataki lori Fv / Fm (GLM, Latex * Texanol, DF = 4, F = 180.42, P = <0.001).Paramita kọọkan tun ni ipa lori Fv/Fm ni akoko pupọ (GLM, Latex * Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 ati Texanol *Time, DF=14, F=10.71, P=<0.001).Latex 12H ṣe itọju apapọ PS ti o kere julọ ati awọn iye Fv/Fm (Fig. 2b), ti o nfihan pe polima yii jẹ majele diẹ sii.
PS ti S. elongatus CCAP 1479 / 1A jẹ iyatọ pataki (GLM, latex * Texanol * akoko, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), pẹlu akopọ latex dipo ifọkansi Texanol (GLM, Latex * akoko, DF) = 14, F = 6.38, P = <0.001, GLM, Texanol * akoko, DF = 14, F = 1.26, P = 0.239).Awọn polymers "Risọ" 0S ati 4S ṣe itọju awọn ipele diẹ ti o ga julọ ti iṣẹ PS ju awọn idaduro iṣakoso (Mann-Whitney U, 0S dipo awọn iṣakoso, W = 686.0, P = 0.044, 4S dipo awọn iṣakoso, W = 713, P = 0.01) ati ṣetọju ohun kan dara si Fv./ Fm (Fig. 3a) fihan siwaju sii daradara irinna to Photosystem II.Fun awọn iye Fv/Fm ti awọn sẹẹli CCAP 1479/1A, iyatọ latex pataki kan wa lori akoko (GLM, Latex * Texanol * Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (Figure 3b).).
Lori ọpọtọ.4 ṣe afihan apapọ PS ati Fv/Fm lori akoko 7 ọjọ kan gẹgẹbi iṣẹ ti idagbasoke sẹẹli fun igara kọọkan.S. elongatus PCC 7942 ko ni ilana ti o han gbangba (Fig. 4a ati b), sibẹsibẹ, CCAP 1479/1A fihan ibatan parabolic laarin PS (Fig. 4c) ati Fv/Fm (Fig. 4d) awọn iye bi awọn ipin ti styrene ati butyl acrylate dagba pẹlu iyipada.
Ibasepo laarin idagbasoke ati photophysiology ti Synechococcus longum lori awọn igbaradi latex.(a) Awọn alaye majele ti a ṣe ipinnu lodi si oṣuwọn fọtosyntetiki ti o han gbangba (PS), (b) ikore kuatomu PSII ti o pọju (Fv/Fm) ti PCC 7942. c data majele ti a gbero lodi si PS ati d Fv/Fm CCAP 1479/1A.Ipin ti styrene si butyl acrylate jẹ 1:3 fun “lile” (H) latex, 1:1 fun “deede” (N) ati 3:1 fun “asọ” (S).Awọn nọmba ti tẹlẹ ninu koodu latex ni ibamu si akoonu ti Texanol.(tumosi ± boṣewa iyapa; n = 3).
PCC 7942 biocomposite ni ipa to lopin lori idaduro sẹẹli pẹlu jijẹ sẹẹli pataki lakoko ọsẹ mẹrin akọkọ (Aworan 5).Lẹhin ipele akọkọ ti gbigba CO2, awọn sẹẹli ti o wa titi pẹlu 12 N latex bẹrẹ lati tu silẹ CO2, ati pe ilana yii wa laarin awọn ọjọ 4 ati 14 (Fig. 5b).Awọn data wọnyi ni ibamu pẹlu awọn akiyesi ti pigment discoloration.Net CO2 gbigba bẹrẹ lẹẹkansi lati ọjọ 18. Pelu cell Tu (olusin 5a), PCC 7942 12 N biocomposite si tun akojo diẹ ẹ sii CO2 ju idadoro Iṣakoso lori 28 ọjọ, botilẹjẹ die-die (Mann-Whitney U-igbeyewo, W = 2275.5; P = 0.066).Iwọn gbigba ti CO2 nipasẹ latex 12 N ati 4 N jẹ 0.51 ± 0.34 ati 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 ti biomass d-1.Iyatọ pataki ti iṣiro wa laarin itọju ati awọn ipele akoko (idanwo Alaga-Ray-Hare, itọju: DF=2, H=70.62, P=<0.001 akoko: DF=13, H=23.63, P=0.034), ṣugbọn o ko je.Ibasepo pataki kan wa laarin itọju ati akoko (Ayẹwo Alaga-Ray-Har, akoko * itọju: DF=26, H=8.70, P=0.999).
Awọn idanwo igbelewọn CO2 idaji-idaji lori Synechococcus elongatus PCC 7942 biocomposites lilo 4N ati 12N latex.(a) Awọn aworan ṣe afihan itusilẹ sẹẹli ati pigment discoloration, bakanna bi awọn aworan SEM ti biocomposite ṣaaju ati lẹhin idanwo.Awọn laini aami funfun tọkasi awọn aaye ti ifisilẹ sẹẹli lori biocomposite.(b) Ipejọpọ apapọ CO2 apapọ lori akoko ọsẹ mẹrin kan.“Deede” (N) latex ni ipin ti styrene si butyl acrylate ti 1:1.Awọn nọmba ti tẹlẹ ninu koodu latex ni ibamu si akoonu ti Texanol.(tumosi ± boṣewa iyapa; n = 3).
Idaduro sẹẹli ti ni ilọsiwaju ni pataki fun igara CCAP 1479/1A pẹlu 4S ati 12S, botilẹjẹpe pigmenti laiyara yipada awọ ni akoko pupọ (Fig. 6a).Biocomposite CCAP 1479/1A gba CO2 fun ọjọ 84 ni kikun (ọsẹ 12) laisi awọn afikun ijẹẹmu.Ayẹwo SEM (Fig. 6a) ṣe idaniloju akiyesi wiwo ti iyọkuro sẹẹli kekere.Ni ibẹrẹ, awọn sẹẹli naa ni a fi sinu ibora latex ti o ṣetọju iduroṣinṣin rẹ laibikita idagbasoke sẹẹli.Iwọn igbasilẹ CO2 jẹ pataki ti o ga ju ẹgbẹ iṣakoso lọ (idanwo Scheirer-Ray-Har, itọju: DF = 2; H = 240.59; P = <0.001, akoko: DF = 42; H = 112; P = <0.001) ( aworan 6b).12S biocomposite ṣe aṣeyọri gbigba CO2 ti o ga julọ (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 biomass fun ọjọ kan), lakoko ti latex 4S jẹ 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 biomass fun ọjọ kan, ṣugbọn wọn ko yatọ ni pataki (Mann-Whitney U idanwo, W = 1507.50; P = 0.07) ati pe ko si ibaraẹnisọrọ pataki laarin itọju ati akoko (idanwo Shirer-Rey-Hara, akoko * itọju: DF = 82; H = 10.37; P = 1.000).
Idanwo gbigbemi CO2 idaji ni lilo Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biocomposites with 4N ati 12N latex.(a) Awọn aworan ṣe afihan itusilẹ sẹẹli ati pigment discoloration, bakanna bi awọn aworan SEM ti biocomposite ṣaaju ati lẹhin idanwo.Awọn laini aami funfun tọkasi awọn aaye ti ifisilẹ sẹẹli lori biocomposite.(b) Imudara apapọ CO2 apapọ lori akoko ọsẹ mejila naa.“Asọ” (S) latex ni ipin ti styrene si butyl acrylate ti 1:1.Awọn nọmba ti tẹlẹ ninu koodu latex ni ibamu si akoonu ti Texanol.(tumosi ± boṣewa iyapa; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (idanwo Shirer-Ray-Har, akoko * itọju: DF = 4, H = 3.243, P = 0.518) tabi biocomposite S. elongatus CCAP 1479/1A (meji-ANOVA, akoko * itọju: DF = 8) , F = 1.79, P = 0.119) (Fig. S4).Biocomposite PCC 7942 ni akoonu carbohydrate ti o ga julọ ni ọsẹ 2 (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), lakoko ti idaduro iṣakoso ni akoonu carbohydrate ti o ga julọ ni ọsẹ 4 nigbati (iṣakoso = 59.6 ± 2.84% w/w).Apapọ akoonu carbohydrate ti CCAP 1479/1A biocomposite jẹ afiwera si idaduro iṣakoso ayafi ni ibẹrẹ idanwo naa, pẹlu diẹ ninu awọn ayipada ninu latex 12S ni ọsẹ 4. Awọn iye ti o ga julọ fun biocomposite jẹ 51.9 ± 9.6 wt% fun 4S ati 77,1 ± 17,0 wt% fun 12S.
A ṣeto lati ṣe afihan awọn iṣeeṣe apẹrẹ fun imudara iduroṣinṣin igbekalẹ ti awọn aṣọ wiwu polymer latex tinrin bi paati pataki ti imọran mimic biocomposite lichen laisi rubọ biocompatibility tabi iṣẹ ṣiṣe.Nitootọ, ti awọn italaya igbekalẹ ti o nii ṣe pẹlu idagba sẹẹli ba bori, a nireti awọn ilọsiwaju iṣẹ ṣiṣe pataki lori awọn biocomposites adanwo wa, eyiti o jẹ afiwera tẹlẹ si awọn cyanobacteria miiran ati awọn eto imudani erogba microalgae.
Awọn ideri gbọdọ jẹ ti kii ṣe majele, ti o tọ, ṣe atilẹyin ifaramọ sẹẹli igba pipẹ, ati pe o gbọdọ jẹ lainidi lati ṣe igbelaruge gbigbe gbigbe CO2 daradara ati O2 degassing.Awọn polima akiriliki ti iru latex jẹ rọrun lati mura ati pe wọn lo pupọ ni kikun, aṣọ, ati awọn ile-iṣẹ alemora30.A ni idapo cyanobacteria pẹlu omi-orisun acrylic latex polima emulsion polymerized pẹlu ipin kan pato ti awọn patikulu acrylate styrene/butyl ati awọn ifọkansi oriṣiriṣi ti Texanol.Styrene ati butyl acrylate ni a yan lati ni anfani lati ṣakoso awọn ohun-ini ti ara, paapaa elasticity ati imudara ifọkanbalẹ ti ibora (pataki fun ideri ti o lagbara ati giga), gbigba iṣelọpọ ti awọn akojọpọ patiku “lile” ati “asọ”.Awọn data majele daba pe latex “lile” pẹlu akoonu styrene giga ko ni itara si iwalaaye ti cyanobacteria.Ko dabi butyl acrylate, styrene ni a ka majele si algae32,33.Awọn igara cyanobacteria ṣe iyatọ pupọ si latex, ati iwọn otutu iyipada gilasi to dara julọ (Tg) jẹ ipinnu fun S. elongatus PCC 7942, lakoko ti S. elongatus CCAP 1479/1A ṣe afihan ibatan laini odi pẹlu Tg.
Iwọn otutu gbigbẹ yoo ni ipa lori agbara lati ṣe fiimu latex aṣọ ti o tẹsiwaju.Ti iwọn otutu gbigbe ba wa ni isalẹ Iwọn Fiimu Didara Kere (MFFT), awọn patikulu polymer latex kii yoo ṣajọpọ ni kikun, ti o yorisi ifaramọ nikan ni wiwo patiku.Awọn fiimu ti o yọrisi ko ni ifaramọ ti ko dara ati agbara ẹrọ ati pe o le paapaa wa ni fọọmu lulú29.MFFT jẹ ibatan pẹkipẹki pẹlu Tg, eyiti o le ṣe iṣakoso nipasẹ akopọ monomer ati afikun ti coalescents bii Texanol.Tg ṣe ipinnu ọpọlọpọ awọn ohun-ini ti ara ti ibora ti abajade, eyiti o le wa ni rọba tabi ipo gilasi34.Gẹgẹbi Flory-Fox equation35, Tg da lori iru monomer ati ipin ogorun ibatan.Awọn afikun ti coalescent le dinku MFFT nipasẹ titẹkuro lainidii ti Tg ti awọn patikulu latex, eyiti o fun laaye ni iṣelọpọ fiimu ni awọn iwọn otutu kekere, ṣugbọn tun ṣe ideri ti o lagbara ati ti o lagbara nitori pe coalescent laiyara yọ kuro ni akoko pupọ tabi ti yọ jade 36.
Alekun ifọkansi ti Texanol ṣe igbega iṣelọpọ fiimu nipasẹ rirọ awọn patikulu polymer (idinku Tg) nitori gbigba nipasẹ awọn patikulu lakoko gbigbẹ, nitorinaa jijẹ agbara ti fiimu iṣọpọ ati ifunmọ sẹẹli.Nitoripe a ti gbẹ biocomposite ni iwọn otutu ibaramu (~ 18-20 ° C), Tg (30 si 55 ° C) ti latex "lile" ga ju iwọn otutu gbigbe lọ, afipamo pe isọdọkan patiku le ma dara julọ, ti o yọrisi Awọn fiimu B ti o wa vitreous, ẹrọ ti ko dara ati awọn ohun-ini alemora, rirọ lopin ati diffusivity30 nikẹhin ja si pipadanu sẹẹli ti o tobi julọ.Ipilẹṣẹ fiimu lati awọn polima “deede” ati “asọ” waye ni tabi ni isalẹ Tg ti fiimu polima, ati iṣelọpọ fiimu ti ni ilọsiwaju nipasẹ imudara iṣọpọ, ti o mu abajade awọn fiimu polima lemọlemọ pẹlu ẹrọ imudara, iṣọpọ, ati awọn ohun-ini alemora.Fiimu abajade yoo wa ni rọba lakoko awọn adanwo gbigba CO2 nitori Tg rẹ ti o sunmọ (iparapọ “deede”: 12 si 20 ºC) tabi pupọ diẹ sii (iparapọ “asọ”: -21 si -13 °C) si iwọn otutu ibaramu 30.Latex “lile” (3.4 si 2.9 kgf mm–1) le ni igba mẹta ju latex “deede” lọ (1.0 si 0.9 kgf mm–1).Lile ti awọn latexes “asọ” ko le ṣe iwọn nipasẹ microhardness nitori ibajẹ ti o pọ julọ ati fifẹ ni iwọn otutu yara.Idiyele oju tun le ni ipa lori isunmọ ifaramọ, ṣugbọn data diẹ sii ni a nilo lati pese alaye to nilari.Sibẹsibẹ, gbogbo awọn latexes ni idaduro awọn sẹẹli ni imunadoko, ti o tu silẹ kere ju 1%.
Ise sise ti photosynthesis dinku lori akoko.Ifihan si polystyrene nyorisi idalọwọduro awọ ara ati aapọn oxidative38,39,40,41.Awọn iye Fv / Fm ti S. elongatus CCAP 1479 / 1A ti o farahan si 0S ati 4S jẹ fere lemeji bi giga ti a fiwewe si iṣakoso idadoro, eyiti o wa ni adehun ti o dara pẹlu iwọn gbigba CO2 ti biocomposite 4S, bakannaa pẹlu pẹlu kekere tumosi PS iye.awọn iye.Awọn iye Fv/Fm ti o ga julọ tọkasi pe gbigbe elekitironi si PSII le ṣe jiṣẹ awọn photons42 diẹ sii, eyiti o le ja si awọn iwọn imuduro CO2 ti o ga julọ.Bibẹẹkọ, o yẹ ki o ṣe akiyesi pe data fọtofisioloji ni a gba lati awọn sẹẹli ti daduro ni awọn ojutu latex olomi ati pe o le ma jẹ dandan ni afiwe taara si awọn akopọ biocomposites ti o dagba.
Ti latex ba ṣẹda idena si ina ati / tabi paṣipaarọ gaasi ti o mu ina ati ihamọ CO2, o le fa aapọn cellular ati dinku iṣẹ, ati ti o ba ni ipa lori idasilẹ O2, photorespiration39.Gbigbe ina ti awọn ohun elo ti o ni arowoto ni a ṣe ayẹwo: "lile" latex fihan idinku diẹ ninu gbigbe ina laarin 440 ati 480 nm (imudara ni apakan nipasẹ jijẹ ifọkansi ti Texanol nitori imudara iṣọpọ fiimu), lakoko ti o jẹ "asọ" ati "deede. ”Latex ṣe afihan idinku diẹ ninu gbigbe ina.fihan ko si akiyesi isonu ti isonu.Awọn idanwo naa, ati gbogbo awọn incubations, ni a ṣe ni kikankikan ina kekere (30.5 µmol m-2 s-1), nitoribẹẹ eyikeyi itankalẹ ti nṣiṣe lọwọ fọtosythetically nitori matrix polima yoo jẹ isanpada ati pe o le paapaa wulo ni idilọwọ photoinhibition.ni bibajẹ ina kikankikan.
Biocomposite CCAP 1479/1A ṣiṣẹ lakoko awọn ọjọ 84 ti idanwo, laisi iyipada ounjẹ tabi ipadanu nla ti baomasi, eyiti o jẹ ibi-afẹde pataki ti iwadii naa.Iyasọtọ sẹẹli le ni nkan ṣe pẹlu ilana ti chlorosis ni idahun si ebi nitrogen lati ṣaṣeyọri iwalaaye igba pipẹ (ipo isinmi), eyiti o le ṣe iranlọwọ fun awọn sẹẹli tun dagba lẹhin ikojọpọ nitrogen ti o to.Awọn aworan SEM jẹrisi pe awọn sẹẹli naa wa ninu ibora laibikita pipin sẹẹli, ti n ṣafihan rirọ ti latex “asọ” ati nitorinaa ṣafihan anfani ti o han gbangba lori ẹya esiperimenta.Latex “Soft” ni nipa 70% butyl acrylate (nipa iwuwo), eyiti o ga pupọ ju ifọkansi ti a sọ fun ibora rọ lẹhin gbigbe44.
Iwọn apapọ ti CO2 jẹ pataki ti o ga ju ti idaduro iṣakoso (14-20 ati 3-8 igba ti o ga julọ fun S. elongatus CCAP 1479/1A ati PCC 7942, lẹsẹsẹ).Ni iṣaaju, a lo awoṣe gbigbe gbigbe pupọ CO2 lati fihan pe awakọ akọkọ ti gbigba giga CO2 jẹ iwọn ifọkansi CO2 didasilẹ ni dada ti biocomposite31 ati pe iṣẹ ṣiṣe biocomposite le ni opin nipasẹ resistance si gbigbe pupọ.Iṣoro yii le bori nipasẹ sisọpọ awọn eroja ti kii ṣe majele, ti kii ṣe fiimu sinu latex lati mu porosity ati permeability ti copa26 pọ si, ṣugbọn idaduro sẹẹli le ni ipalara nitori ilana yii yoo ṣe abajade ni alailagbara film20.Ipilẹ kemikali le yipada lakoko polymerization lati mu porosity pọ si, eyiti o jẹ aṣayan ti o dara julọ, paapaa ni awọn ofin ti iṣelọpọ ile-iṣẹ ati scalability45.
Iṣe ti biocomposite tuntun ni akawe si awọn iwadii aipẹ nipa lilo awọn nkan-ara biocomposites lati microalgae ati cyanobacteria fihan awọn anfani ni ṣiṣatunṣe oṣuwọn ikojọpọ sẹẹli (Table 1) 21,46 ati pẹlu awọn akoko itupalẹ gigun (awọn ọjọ 84 dipo awọn wakati 1546 ati 3 ọsẹ21).
Akoonu iwọn didun ti awọn carbohydrates ninu awọn sẹẹli ṣe afiwe pẹlu awọn iwadii miiran47,48,49,50 nipa lilo cyanobacteria ati pe a lo bi ami iyasọtọ ti o pọju fun gbigba erogba ati lilo / awọn ohun elo imupadabọ, gẹgẹbi fun awọn ilana bakteria BECCS49,51 tabi fun iṣelọpọ biodegradable bioplastics52 .Gẹ́gẹ́ bí ara ọgbọ́n fún ìwádìí yìí, a rò pé ìfọ̀rọ̀wérọ̀, àní tí a kà sí nínú ìrònú ìtújáde òdì BECCS, kìí ṣe panacea fún ìyípadà ojú-ọjọ́ ó sì ń gba ìpín tí ń bani lẹ́rù ti ilẹ̀ àgbẹ̀ ní àgbáyé6.Gẹgẹbi idanwo ero, a ṣe iṣiro pe laarin 640 ati 950 GtCO2 yoo nilo lati yọkuro kuro ni oju-aye nipasẹ 2100 lati fi opin si igbega iwọn otutu agbaye si 1.5°C53 (nipa 8 si 12 GtCO2 fun ọdun kan).Iṣeyọri eyi pẹlu iṣelọpọ biocomposite ti o dara julọ (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 biomass fun ọdun kan-1) yoo nilo imugboroja iwọn didun lati 5.5 × 1010 si 8.2 × 1010 m3 (pẹlu iṣẹ ṣiṣe fọtosythetic afiwera), ti o ni lati 196 si 2 bilionu. polima.Ti a ro pe 1 m3 ti biocomposites gba 1 m2 ti agbegbe ilẹ, agbegbe ti o nilo lati fa ifọkansi lapapọ CO2 lododun yoo wa laarin 5.5 ati 8.17 million saare, eyiti o jẹ deede si 0.18-0.27% ti o dara fun igbesi aye awọn ilẹ ti o wa ni agbegbe naa. awọn nwaye, ati dinku agbegbe ilẹ.nilo fun BECCS nipasẹ 98-99%.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe ipin imudani imọ-jinlẹ da lori gbigba CO2 ti o gbasilẹ ni ina kekere.Ni kete ti biocomposite ti farahan si ina adayeba ti o lagbara diẹ sii, oṣuwọn gbigba CO2 n pọ si, siwaju idinku awọn ibeere ilẹ ati fifẹ awọn irẹjẹ siwaju si imọran biocomposite.Sibẹsibẹ, imuse gbọdọ wa ni equator fun kikankikan backlight nigbagbogbo ati iye akoko.
Ipa agbaye ti CO2 idapọ, ie ilosoke ninu iṣelọpọ eweko ti o fa nipasẹ wiwa CO2 ti o pọ si, ti dinku lori ọpọlọpọ awọn agbegbe ilẹ, boya nitori awọn iyipada ninu awọn eroja ile pataki (N ati P) ati awọn orisun omi7.Eyi tumọ si pe photosynthesis ori ilẹ le ma ja si ilosoke ninu gbigba CO2, laibikita awọn ifọkansi CO2 ti o ga ni afẹfẹ.Ni aaye yii, awọn ilana ilọkuro iyipada oju-ọjọ ti o da lori ilẹ bii BECCS paapaa kere julọ lati ṣaṣeyọri.Ti o ba jẹ pe a ti fidi iṣẹlẹ agbaye yii mulẹ, biocomposite ti o ni atilẹyin lichen wa le jẹ dukia bọtini kan, ti n yi awọn microbes photoynthetic omi-ẹyọ-ẹyọkan pada si “awọn aṣoju ilẹ.”Pupọ awọn ohun ọgbin ori ilẹ ṣe atunṣe CO2 nipasẹ C3 photosynthesis, lakoko ti awọn ohun ọgbin C4 jẹ ọjo diẹ sii si igbona, awọn ibugbe gbigbẹ ati pe o munadoko diẹ sii ni awọn igara apakan CO254 ti o ga julọ.Cyanobacteria nfunni ni yiyan ti o le ṣe aiṣedeede awọn asọtẹlẹ ibanilẹru ti ifihan erogba oloro ti o dinku ni awọn ohun ọgbin C3.Cyanobacteria ti bori awọn idiwọn ifasilẹ ti fọto nipa didagbasoke ilana imudara erogba ti o munadoko ninu eyiti awọn titẹ apa kan ti o ga julọ ti CO2 ti gbekalẹ ati ṣetọju nipasẹ ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxygenase (RuBisCo) laarin awọn carboxysomes ni ayika.Ti iṣelọpọ biocomposites cyanobacterial le pọ si, eyi le di ohun ija pataki fun eniyan ni igbejako iyipada oju-ọjọ.
Biocomposites (lichen mimics) nfunni ni awọn anfani ti o han gbangba lori microalgae ti aṣa ati awọn aṣa idadoro cyanobacteria, pese awọn oṣuwọn gbigba CO2 ti o ga julọ, idinku awọn eewu idoti, ati yago fun idije CO2 idije.Awọn idiyele dinku lilo ilẹ, omi ati awọn ounjẹ pataki56.Iwadi yii ṣe afihan iṣeeṣe ti idagbasoke ati iṣelọpọ iṣẹ-giga biocompatible latex ti, nigba ti a ba ni idapo pẹlu kanrinkan loofah bi sobusitireti oludije, le pese imudara ati imudara CO2 ti o munadoko lori awọn oṣu ti iṣẹ abẹ lakoko titọju pipadanu sẹẹli si o kere ju.Biocomposites le ni imọ-jinlẹ gba isunmọ 570 t CO2 t-1 ti baomasi fun ọdun kan ati pe o le jẹri pe o ṣe pataki ju awọn ilana igbo ti BECCS ni idahun wa si iyipada oju-ọjọ.Pẹlu iṣapeye siwaju si ti akopọ polima, idanwo ni awọn iwọn ina ti o ga julọ, ati ni idapo pẹlu imọ-ẹrọ iṣelọpọ ti iṣelọpọ, awọn onimọ-ẹrọ biogeoengine ti iseda le tun wa si igbala.
Awọn polima latex akiriliki ni a pese sile ni lilo idapọ awọn monomers styrene, butyl acrylate ati acrylic acid, ati pe a tunse pH si 7 pẹlu 0.1 M sodium hydroxide (tabili 2).Styrene ati butyl acrylate jẹ opo ti awọn ẹwọn polima, lakoko ti acrylic acid ṣe iranlọwọ lati jẹ ki awọn patikulu latex wa ni idaduro57.Awọn ohun-ini igbekale ti latex jẹ ipinnu nipasẹ iwọn otutu iyipada gilasi (Tg), eyiti o jẹ iṣakoso nipasẹ yiyipada ipin ti styrene ati butyl acrylate, eyiti o pese awọn ohun-ini “lile” ati “asọ”, lẹsẹsẹ58.Aṣoju akiriliki latex polima jẹ 50:50 styrene:butyl acrylate 30, nitorinaa ninu iwadi yii latex pẹlu ipin yii ni a tọka si bi “deede” latex, ati latex pẹlu akoonu styrene ti o ga julọ ni a tọka si bi latex pẹlu akoonu styrene kekere kan. .ti a npe ni "asọ" bi "lile".
A pese emulsion akọkọ kan pẹlu lilo omi ti a ti sọ distilled (174 g), iṣuu soda bicarbonate (0.5 g) ati Rhodapex Ab/20 surfactant (30.92 g) (Solvay) lati ṣe iduroṣinṣin 30 monomer droplets.Lilo syringe gilasi kan (Imọ Imọ-ẹrọ Imọ-ẹrọ) pẹlu fifa syringe, aliquot keji ti o ni styrene, butyl acrylate ati acrylic acid ti a ṣe akojọ si ni Tabili 2 ni a ṣafikun dropwise ni iwọn 100 milimita h-1 si emulsion akọkọ lori awọn wakati 4 (Cole). -Palmer, Oke Vernon, Illinois).Mura ojutu kan ti ipilẹṣẹ polymerization 59 ni lilo dHO ati ammonium persulfate (100 milimita, 3% w / w).
Rọ ojutu ti o ni dHO (206 g), sodium bicarbonate (1 g) ati Rhodapex Ab/20 (4.42 g) nipa lilo aruwo oke (Heidolph Hei-TORQUE iye 100) pẹlu irin alagbara irin propeller ati ooru si 82 ° C ni a omi jaketi ọkọ ni a VWR Scientific 1137P kikan omi iwẹ.Ojutu iwuwo ti o dinku ti monomer (28.21 g) ati olupilẹṣẹ (20.60 g) ni a ṣafikun ni sisọ silẹ si ọkọ oju-omi jaketi ati ru fun iṣẹju 20.Fi agbara dapọ monomer ti o ku (150 milimita h-1) ati olupilẹṣẹ (27 milimita h-1) awọn solusan lati tọju awọn patikulu ni idadoro titi wọn yoo fi kun si jaketi omi lori awọn wakati 5 ni lilo awọn sirinji milimita 10 ati 100 milimita ni atele ninu apoti kan. .pari pẹlu kan syringe fifa.Iyara iyara ti pọ si nitori ilosoke ninu iwọn didun slurry lati rii daju idaduro slurry.Lẹhin fifi olupilẹṣẹ ati emulsion kun, iwọn otutu ifasẹyin ti gbe soke si 85°C, aru daradara ni 450 rpm fun awọn iṣẹju 30, lẹhinna tutu si 65°C.Lẹhin ti itutu agbaiye, awọn solusan iṣipopada meji ni a ṣafikun si latex: tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) (70% ninu omi) (5 g, 14% nipasẹ iwuwo) ati isoascorbic acid (5 g, 10% nipasẹ iwuwo)..Fi t-BHP silẹ nipasẹ ju silẹ ki o lọ kuro fun iṣẹju 20.Erythorbic acid ti wa ni afikun ni iwọn 4 milimita / h lati inu syringe 10 milimita nipa lilo fifa syringe kan.Ojutu latex lẹhinna tutu si otutu yara ati ṣatunṣe si pH 7 pẹlu 0.1M sodium hydroxide.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - kekere majele ti biodegradable coalescent fun awọn kikun latex 37,60 - ti a fi kun pẹlu syringe ati fifa soke ni awọn ipele mẹta (0, 4, 12% v / v) gege bi oluranlowo coalescing fun adalu latex lati dẹrọ iṣelọpọ fiimu lakoko gbigbe37.Iwọn idaleti latex ni a pinnu nipasẹ gbigbe 100 µl ti polima kọọkan sinu awọn bọtini bankanje aluminiomu ti a ti wọn tẹlẹ ati gbigbe ni adiro ni 100°C fun wakati 24.
Fun gbigbe ina, idapọ latex kọọkan ni a lo si ifaworanhan maikirosikopu kan nipa lilo cube ju silẹ irin alagbara, irin lati ṣe agbejade awọn fiimu 100 µm ati gbigbe ni 20 ° C fun awọn wakati 48.Gbigbe ina (lojutu lori itankalẹ ti nṣiṣe lọwọ fọtosythetically, λ 400-700 nm) ni iwọn lori ILT950 SpectriLight spectroradiometer pẹlu sensọ kan ni ijinna ti 35 cm lati atupa fluorescent 30 W (Sylvania Luxline Plus, n = 6) - nibiti ina naa. orisun jẹ cyanobacteria ati awọn oganisimu Awọn ohun elo idapọmọra ti wa ni ipamọ.SpectriLight III ẹya sọfitiwia 3.5 ni a lo lati ṣe igbasilẹ itanna ati gbigbe ni iwọn λ 400-700 nm61.Gbogbo awọn ayẹwo ni a gbe sori oke sensọ, ati awọn ifaworanhan gilasi ti a ko bo ni a lo bi awọn idari.
Awọn ayẹwo latex ni a ṣafikun si satelaiti yan silikoni ati gba ọ laaye lati gbẹ fun awọn wakati 24 ṣaaju idanwo fun lile.Gbe ayẹwo latex ti o gbẹ sori fila irin labẹ maikirosikopu x10 kan.Lẹhin idojukọ, awọn ayẹwo ni a ṣe ayẹwo lori oluyẹwo microhardness Buehler Micromet II.Ayẹwo naa ti tẹriba si agbara ti 100 si 200 giramu ati pe akoko fifuye ti ṣeto si awọn aaya 7 lati ṣẹda ehin diamond ninu apẹẹrẹ.Ti ṣe atupale titẹjade naa nipa lilo ibi-afẹde maikirosikopu kan Bruker Alicona × 10 pẹlu sọfitiwia wiwọn apẹrẹ ni afikun.Ilana líle Vickers (Idogba 1) ni a lo lati ṣe iṣiro lile ti latex kọọkan, nibiti HV jẹ nọmba Vickers, F jẹ agbara ti a lo, ati d jẹ aropin awọn diagonals indent ti a ṣe iṣiro lati giga ati iwọn ti latex.indent iye.“Asọ” latex ko le ṣe iwọn nitori ifaramọ ati isan lakoko idanwo indentation.
Lati pinnu iwọn otutu iyipada gilasi (Tg) ti akopọ latex, awọn apẹẹrẹ polima ni a gbe sinu awọn awopọ gel silica, ti o gbẹ fun awọn wakati 24, ṣe iwọn si 0.005 g, ati gbe sinu awọn awopọ apẹẹrẹ.A ti fi satelaiti naa sinu iboji ti o yatọ (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, sọfitiwia itupalẹ data Pyris)62.Ọna sisan ooru ni a lo lati gbe awọn agolo itọkasi ati awọn agolo ayẹwo ni adiro kanna pẹlu iwadii iwọn otutu ti a ṣe sinu lati wiwọn iwọn otutu.Apapọ awọn rampu meji ni a lo lati ṣẹda ọna ti o ni ibamu.Ọna ayẹwo ni a gbe soke leralera lati -20 ° C si 180 ° C ni iwọn 20 ° C fun iṣẹju kan.Ibẹrẹ kọọkan ati aaye ipari ti wa ni ipamọ fun iṣẹju 1 si akọọlẹ fun aisun iwọn otutu.
Lati ṣe iṣiro agbara ti biocomposite lati fa CO2, awọn ayẹwo ti pese ati idanwo ni ọna kanna bi ninu iwadi wa ti tẹlẹ31.Aṣọ ifọṣọ ti o gbẹ ati adaṣe ni a ge si awọn ila ti isunmọ 1 × 1 × 5 cm ati wọn.Waye 600 µl ti awọn biocoatings meji ti o munadoko julọ ti igara cyanobacteria kọọkan si opin kan ti ṣiṣan loofah kọọkan, ti o bo isunmọ 1 × 1 × 3 cm, ati gbẹ ninu okunkun ni 20°C fun wakati 24.Nitori eto macroporous ti loofah, diẹ ninu awọn agbekalẹ ti sọnu, nitorinaa ṣiṣe ikojọpọ sẹẹli kii ṣe 100%.Lati bori iṣoro yii, iwuwo ti igbaradi gbigbẹ lori loofah ti pinnu ati ṣe deede si itọkasi igbaradi gbigbẹ.Awọn iṣakoso abiotic ti o ni loofah, latex, ati alabọde ajẹsara ni a pese sile ni ọna kanna.
Lati ṣe idanwo gbigbemi CO2 idaji-idaji, gbe biocomposite (n = 3) sinu tube gilasi 50 milimita ki opin kan ti biocomposite (laisi biocoating) wa ni olubasọrọ pẹlu milimita 5 ti alabọde idagbasoke, gbigba ounjẹ laaye lati jẹ gbigbe nipasẹ igbese capillary..Igo ti wa ni edidi pẹlu butyl roba cork pẹlu iwọn ila opin ti 20 mm ati crimped pẹlu kan fadaka aluminiomu fila.Ni kete ti edidi, itọ 45 milimita ti 5% CO2/afẹfẹ pẹlu abẹrẹ abirun ti a so mọ syringe ti o ni gaasi.Iwọn sẹẹli ti idaduro iṣakoso (n = 3) jẹ deede si fifuye sẹẹli ti biocomposite ni alabọde ounjẹ.Awọn idanwo naa ni a ṣe ni 18 ± 2 °C pẹlu akoko fọto ti 16: 8 ati akoko fọto ti 30.5 µmol m-2 s-1.A yọ aaye ori kuro ni gbogbo ọjọ meji pẹlu syringe ti o ni gaasi ati ṣe atupale pẹlu mita CO2 kan pẹlu gbigba infurarẹẹdi GEOTech G100 lati pinnu ipin ogorun CO2 ti o gba.Ṣafikun iwọn dogba ti adalu gaasi CO2.
% CO2 Fix jẹ iṣiro bi atẹle: % CO2 Fix = 5% (v / v) - kọ% CO2 (idogba 2) nibiti P = titẹ, V = iwọn didun, T = otutu, ati R = gaasi igbagbogbo.
Awọn oṣuwọn gbigba CO2 ti a royin fun awọn idaduro iṣakoso ti cyanobacteria ati awọn akopọ biocomposites ni a ṣe deede si awọn iṣakoso ti kii-ti ibi.Ẹyọ iṣẹ-ṣiṣe ti g baomasi ni iye baomasi gbigbẹ ti ko le gbe sori aṣọ-fọ.O ti pinnu nipasẹ iwọn awọn ayẹwo loofah ṣaaju ati lẹhin imuduro sẹẹli.Iṣiro fun ibi-ipamọ fifuye sẹẹli (biomass deede) nipasẹ iwọn awọn igbaradi kọọkan ṣaaju ati lẹhin gbigbe ati nipa iṣiro iwuwo ti igbaradi sẹẹli (idogba 3).Awọn igbaradi sẹẹli ni a ro pe o jẹ isokan lakoko imuduro.
Minitab 18 ati Microsoft Excel pẹlu afikun RealStatistics ni a lo fun itupalẹ iṣiro.A ṣe idanwo deede ni lilo idanwo Anderson-Darling, ati pe iwọntunwọnsi awọn iyatọ ti ni idanwo nipa lilo idanwo Levene.Data ti o ni itẹlọrun awọn arosinu wọnyi ni a ṣe atupale ni lilo itupalẹ ọna meji ti iyatọ (ANOVA) pẹlu idanwo Tukey bi itupalẹ hoc post.Awọn data ọna meji ti ko ni ibamu pẹlu awọn iṣeduro ti deede ati iyatọ deede ni a ṣe ayẹwo nipa lilo idanwo Shirer-Ray-Hara ati lẹhinna Mann-Whitney U-idanwo lati pinnu pataki laarin awọn itọju.Awọn awoṣe alapọpọ laini apapọ (GLM) ni a lo fun data ti kii ṣe deede pẹlu awọn ifosiwewe mẹta, nibiti data ti yipada ni lilo Johnson transform63.Awọn ibamu akoko ti awọn ọja Pearson ni a ṣe lati ṣe iṣiro ibatan laarin ifọkansi Texanol, iwọn otutu iyipada gilasi, ati majele ti latex ati data ifaramọ.
Akoko ifiweranṣẹ: Jan-05-2023