Spas ji bo serdana Nature.com.Hûn guhertoyek gerokek bi piştgirîya CSS-ya sînorkirî bikar tînin.Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê ya di Internet Explorer de neçalak bikin).Wekî din, ji bo ku piştgirîya domdar misoger bike, em malperê bêyî şêwaz û JavaScript nîşan didin.
Carouselek ji sê slaytan yekcar nîşan dide.Bişkokên Pêşî û Paşê bikar bînin da ku di yek carê de di nav sê slaytan de bigerin, an jî bişkokên sliderê yên li dawiyê bikar bînin da ku di her carê de di sê slaytan de bigerin.
Girtin û hilanîna karbonê ji bo bidestxistina armancên Peymana Parîsê girîng e.Fotosentez teknolojiya xwezayê ye ji bo girtina karbonê.Bi îlhama lîşanan, me bi biyokompozîteke fotosentetîkî ya sîanobacteria ya 3D (ango lîşen dişibîne) bi karanîna polîmerek lateks a akrilîk a ku li ser spongek loofah hatî sepandin pêş xist.Rêjeya wergirtina CO2 ji hêla biyokompozîtê ve 1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 ji biomasa d-1 bû.Rêjeya hilgirtinê li ser bingeha biomasa hişk a di destpêka ceribandinê de ye û CO2-ya ku ji bo mezinbûna biomasa nû tê bikar anîn û her weha CO2-ya ku di nav pêkhateyên hilanînê yên wekî karbohîdartan de tê de heye vedihewîne.Van rêjeyên hilgirtinê 14-20 qat ji tedbîrên kontrolkirina slury bilindtir bûn û bi potansiyel dikarin werin pîvandin da ku salê-1 570 t CO2 t-1 biomass bigire, bi qasî 5,5-8,17 × 106 hektar bikaranîna erdê, rakirina 8-12 GtCO2. CO2 salê.Berevajî vê, biyoenerjiya daristanê bi girtina karbonê û hilanîn 0,4-1,2 × 109 ha ye.Biyokompozît 12 hefte bê xurdemeniyên zêde an ava fonksîyonel ma, piştî ku ceribandin bi dawî bû.Di çarçoveya helwêsta teknolojîk a piralî ya mirovahiyê de ji bo şerkirina guheztina avhewa, biyokompozîtên cyanobacterî yên endezyarî û xweşbînkirî xwedan potansiyela bicihkirina domdar û berbelav e ku rakirina CO2 zêde bike di heman demê de windahiyên av, xurek û karanîna axê kêm bike.
Guhertina avhewa ji bo cihêrengiya biyolojîk, aramiya ekosîstema û mirovan xeteriyek rastîn e.Ji bo kêmkirina bandorên wê yên herî xirab, bernameyên dekarburîzasyonê yên hevrêz û mezin hewce ne, û, bê guman, hin rengek derxistina rasterast a gazên serayê ji atmosferê hewce ye.Tevî dekarbonîzasyona erênî ya hilberîna elektrîkê2,3, niha ji bo kêmkirina karbondîoksîta atmosferê (CO2)4 çareseriyên teknolojiyê yên aborî yên domdar tune ne, her çend girtina gaza tîrêjê pêşve diçe5.Li şûna çareseriyên endezyariyê yên berbelav û pratîk, divê mirov ji bo girtina karbonê serî li endezyarên xwezayê bidin - organîzmayên fotosentetîk (zindewerên fototrof).Fotosentez teknolojiya veqetandina karbonê ya xwezayê ye, lê şiyana wê ya berevajîkirina dewlemendkirina karbona antropogenîk li ser pîvanên demê yên watedar gumanbar e, enzîm bêbandor in, û şiyana wê ya bicihkirina di pîvanên guncan de guman e.Rêyek potansiyel a ji bo fototrofiyê daristankirin e, ku daran ji bo biyoenerjiyê bi girtina karbonê û hilanînê (BECCS) dibire wekî teknolojiyek emelên neyînî ku dikare alîkariya kêmkirina emîsyonên net CO21 bike.Lêbelê, ji bo gihîştina armanca germahiya Peymana Parîsê ya 1,5 °C bi karanîna BECCS wekî rêbaza sereke dê 0,4 heta 1,2 × 109 ha, ku bi qasî 25-75% ji erda çandiniya gerdûnî ya heyî6 hewce dike.Wekî din, nezelaliya ku bi bandorên gerdûnî yên fertilîzasyona CO2 re têkildar e potansiyela giştî ya çandiniyên daristanan dixe nav pirsê.Ger em bigihîjin armancên germahiyê yên ku bi Peymana Parîsê hatine destnîşan kirin, divê her sal 100 saniye GtCO2 gazên serayê (GGR) ji atmosferê were derxistin.Wezareta Lêkolîn û Nûbûnê ya Keyaniya Yekbûyî herî dawî ji bo pênc projeyên GGR8 di nav de rêveberiya peatland, hewaya zinar a pêşkeftî, çandina daran, biochar û zeviyên pir salane ji bo xwarina pêvajoya BECCS fonan ragihand.Mesrefên derxistina zêdetirî 130 MtCO2 ji atmosferê di salê de 10-100 US$/tCO2, 0,2-8,1 MtCO2 salane ji bo restorekirina peatland, 52-480 US$/tCO2 û 12-27 MtCO2 salê ji bo hewaya zinaran. , 0,4-30 USD / sal.tCO2, 3,6 MtCO2/sal, 1% zêdekirina qada daristanê, 0,4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/sal, bîochar, 140-270 US$/tCO2, 20-70 Mt CO2 salê ji bo çandiniyên daîmî ku bikar tînin. BECCS9.
Komek ji van nêzîkatiyan bi potansiyel dikare bigihîje armanca salê 130 Mt CO2, lê lêçûnên hewaya zinaran û BECCS pir in, û biochar, her çend bi nisbeten erzan û ne-bikaranîna erd ve girêdayî be jî, ji bo pêvajoya hilberîna biyocharê pêdivî bi xwarinê heye.vê pêşkeftin û hejmarê pêşkêşî dike ku teknolojiyên din ên GGR bicîh bike.
Li şûna ku li çareyan li bejahiyê bigerin, li avê bigerin, nemaze li fototrofên yek-hucreyî yên wekî mîkroalga û cyanobacteria10.Alga (syanobacteria jî di nav de) bi qasî% 50 ji karbondîoksîtê cîhanê digirin, her çend ew tenê %1 ji biomasa cîhanê pêk tînin11.Cyanobacteria endezyarên biyojeojenîk ên xwezayê ne, ku bingeha metabolîzma nefesê û pêşkeftina jiyana pirhucreyî bi rêya fotosenteza oksîjenê datînin12.Fikra karanîna cyanobacteria ji bo girtina karbonê ne nû ye, lê rêbazên nûjen ên cîhkirina laşî ji van organîzmayên kevnar re asoyên nû vedike.
Hewzên vekirî û fotobioreaktoran dema ku mîkroalga û cyanobacteria ji bo mebestên pîşesaziyê têne bikar anîn hebûnên xwerû ne.Van pergalên çandê çandek suspension bikar tînin ku tê de şan bi serbestî di navgînek mezinbûnê de diherikin14;lebê, hewz û fotobioreaktorên gelek dezavantajên wek veguheztina girseyî CO2 belengaz, bikaranîna zexm a ax û avê, hestiyariya ji biofouling, û lêçûnên avahîsaziyê û xebatê yên bilind15,16.Bioreaktorên biyofilmê yên ku çandên suspensionê bikar neynin, ji hêla av û cîhê ve aborîtir in, lê di xetereya zirara zuwabûnê de ne, meyla qutbûna biyofilmê (û ji ber vê yekê windabûna biomasa çalak) ne, û bi heman rengî meyla biyofulingê ne17.
Nêzîkatiyên nû hewce ne ku rêjeya wergirtina CO2 zêde bikin û pirsgirêkên ku reaktorên slurry û biyofilmê sînordar dikin çareser bikin.Nêzîkatiyek weha jî biyokompozîtên fotosentetîk ên ku ji lîşeyan hatine îlham kirin in.Lichen kompleksek ji fungî û fotobiontan (mikroalgae û/an cyanobacteria) ne ku bi qasî %12 ji rûbera erdê dinê digire18.Kîpçe piştgirîya laşî, parastin, û lengerkirina substrata fotobiyotîk peyda dikin, ku di encamê de karbonê (wek hilberên zêde yên fotosentetîk) ji funyan re peyda dike.Biyokompozîta ku tê pêşniyar kirin "mîmetîkek lichen" e, ku tê de nifûsek cyanobacteria ya konsantrekirî di forma biyolojîkek zirav de li ser substratek hilgirê tê bêbandorkirin.Ji bilî hucreyan, biyocoating matrixek polîmer heye ku dikare şûna fungusê bigire.Emulsiyonên polîmer ên bingeh-avê an "latexes" têne tercîh kirin ji ber ku ew biyolojîk in, domdar, erzan, hêsan têne hilgirtin û ji hêla bazirganî ve têne peyda kirin19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Rastkirina hucreyan bi polîmerên latexê re ji pêkhateya latex û pêvajoya çêkirina fîlimê pir bandor dibe.Polîmerîzasyona emulsîyonê pêvajoyek heterojen e ku ji bo hilberîna lastîkên sentetîk, pêlavên zeliqandî, sealant, pêvekên betonê, kaxiz û kaxizên tekstîlê, û boyaxên lateksê tê bikar anîn27.Ew li ser awayên din ên polîmerîzasyonê, wekî rêjeya berteka bilind û karîgeriya veguheztina monomer, û her weha hêsaniya kontrolkirina hilberê27,28, gelek avantajên wê hene.Hilbijartina monomeran bi taybetmendiyên xwestî yên fîlima polîmer a ku derketî ve girêdayî ye, û ji bo pergalên monomer ên tevlihev (ango, copolymerîzasyon), taybetmendiyên polîmerê dikarin bi hilbijartina rêjeyên cihêreng ên monomeran ên ku materyalê polîmera encam pêk tînin werin guhertin.Butyl acrylate û styrene di nav monomerên lateksê yên acrylic ên herî gelemperî de ne û li vir têne bikar anîn.Digel vê yekê, ajanên hevgirtinê (mînak Texanol) bi gelemperî têne bikar anîn da ku çêkirina fîlimek yekgirtî pêş bixe ku ew dikarin taybetmendiyên lateksa polîmer biguhezînin da ku pêçekek xurt û "berdewam" (hevgirtî) çêbikin.Di lêkolîna meya delîl-têgihê ya destpêkê de, deverek rûberek bilind, biyolojiya 3D ya bi poroziya bilind bi karanîna boyaxa latex a bazirganî ya ku li ser spongek loofah hatî bicîh kirin hate çêkirin.Piştî manîpulasyonên dirêj û domdar (heşt hefte), biyokompozît jêhatîbûnek tixûbdar nîşan da ku cyanobacteria li ser îskeleya loofah bigire ji ber ku mezinbûna hucreyê yekbûna strukturî ya latex qels dike.Di lêkolîna heyî de, me armanc kir ku rêzek polîmerên lateksê yên akrilîk ên kîmya naskirî ji bo karanîna domdar di serîlêdanên girtina karbonê de bêyî qurbankirina hilweşîna polîmer pêşve bibin.Bi kirina vê yekê, me kapasîteya afirandina hêmanên matrixê yên polîmer ên mîna lichen-ê ku performansa biyolojîkî çêtir peyda dike û li gorî biyokompozîtên îsbatkirî elastîka mekanîkî bi girîng zêde dike destnîşan kir.Zêdetir xweşbînkirin dê girtina biyokompozîtan ji bo girtina karbonê bilez bike, nemaze dema ku bi cyanobacteria re ku bi metabolî ve hatî guheztin da ku berhevkirina CO2 zêde bike.
Neh lateksên bi sê formûlasyonên polîmerî (H = "hişk", N = "normal", S = "nerm") û sê celeb Texanol (0, 4, 12% v/v) ji bo jehrîbûn û pêwendiya zirav hatine ceribandin.Pêvzeliqî.ji du cyanobacteria.Tîpa Latexê bi girîngî bandor li S. elongatus PCC 7942 kir (test Shirer-Ray-Hare, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) û CCAP 1479/1A (ANOVA du-alî, latex: DF=2, F = 103,93, P = < 0,001) (Hêjîrê 1a).Kêmbûna texanol bi girîngî bandor li mezinbûna S. elongatus PCC 7942 nekir, tenê N-latex ne jehrî bû (Wêne. 1a), û 0 N û 4 N bi rêzê ve mezinbûna %26 û 35% domandin (Mann- Whitney U, 0 N beramberî 4 N: W = 13,50, P = 0,245; 0 N li hember kontrolê: W = 25,0, P = 0,061; 4 N li hember kontrolê: W = 25,0, P = 0,061) û 12 N mezinbûna berawirdî domand ji bo kontrola biyolojîkî (Zanîngeha Mann-Whitney, 12 N vs. kontrol: W = 17.0, P = 0.885).Ji bo S. elongatus CCAP 1479/1A, hem tevliheviya latex û hem jî tevliheviya texanol faktorên girîng bûn, û têkiliyek girîng di navbera her duyan de hate dîtin (ANOVA du-alî, 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 û hemî lateksên "nerm" mezinbûnê pêşve xistin (Hêjîrê 1a).Meyl heye ku bi kêmbûna pêkhateya stîrenê re mezinbûnê baştir bike.
Testkirina toksîbûn û adhesionê ya cyanobacteria (Synechococcus elongatus PCC 7942 û CCAP 1479/1A) ji formulên latex re, têkiliya bi germahiya veguheztina camê (Tg) û matrixa biryarê ya li ser bingeha daneya jehrîn û adhesionê.(a) Testkirina jehrê bi karanîna nexşeyên cihêreng ên ji sedî mezinbûna cyanobacteria ku ji bo kontrolkirina çandên suspensionê hatine normalîze kirin hate kirin.Dermankirinên ku bi * hatine nîşankirin ji kontrolan pir cûda ne.(b) Daneyên mezinbûna Cyanobacteria li hember Tg latex (navînî ± SD; n = 3).(c) Hejmara berhevkirî ya cyanobacteria ku ji ceribandina adhesionê ya biocomposite hatî berdan.(d) Daneyên adhesionê li hember Tg ya latexê (navînî ± StDev; n = 3).e Matrixa biryarê li ser bingeha daneyên jehrî û adhesionê.Rêjeya stîren bi butyl acrylate re 1:3 ji bo latex "hişk" (H), 1:1 ji bo "normal" (N) û 3:1 ji bo "nerm" (S) ye.Hejmarên berê yên di koda latex de bi naveroka Texanol re têkildar in.
Di pir rewşan de, zindîbûna hucreyê bi zêdebûna giraniya texanol re kêm bû, lê ji bo yek ji cûreyan têkiliyek girîng tune (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0,208, P = 0,299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0,127, P = 0,527).Li ser hêjîrê.1b têkiliya di navbera mezinbûna hucreyê û germahiya veguherîna camê de (Tg) nîşan dide.Di navbera giraniya texanol û nirxên Tg de têkiliyek neyînî ya bihêz heye (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).Daneyan destnîşan kir ku Tg ya herî baş ji bo mezinbûna S. elongatus PCC 7942 li dora 17 °C bû (Wêne 1b), dema ku S. elongatus CCAP 1479/1A Tg di binê 0 °C de bijarte (Wêne 1b).Tenê S. elongatus CCAP 1479/1A di navbera Tg û daneyên jehrê de têkiliyek neyînî ya xurt hebû (DF=25, r=-0,857, P=<0,001).
Hemî lateks xwedan girêdana adhesionê ya baş bûn, û yek ji wan piştî 72 demjimêran ji% 1 ji hucreyan zêdetir derneket (Wêne. 1c).Cûdahiya girîng di navbera lateksên her du celebên S. elongatus de tune bû (PCC 7942: Testa Scheirer-Ray-Hara, Latex*Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Testa Rayê).– Hare test, latex*texanol, DF=4, H=3.277, P=0.513).Her ku giraniya Texanol zêde dibe, bêtir hucre têne berdan (Wêne 1c).beramberî S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0,660, P=<0,001) (Şikl 1d).Wekî din, têkiliyek statîstîkî di navbera Tg û girêdana hucreyê ya her du celeban de tune bû (PCC 7942: DF = 25, r = 0,301, P = 0,127; CCAP 1479/1A: DF = 25, r = 0,287, P = 0,147).
Ji bo her du cûreyan, polîmerên latex "hişk" bêbandor bûn.Berevajî vê, 4N û 12N li dijî S. elongatus PCC 7942 çêtirîn pêk anîn, dema ku 4S û 12S li dijî CCAP 1479/1A (Hêjîrê. 1e) çêtirîn pêk anîn, her çend eşkere cîh ji bo xweşbînkirina matrixa polîmerê heye.Van polîmeran di ceribandinên girtina CO2 ya tora nîv-heval de hatine bikar anîn.
Fotofîzyolojî ji bo 7 rojan bi karanîna hucreyên ku di pêkhateyek latex a avî de hatine sekinandin hate şopandin.Bi gelemperî, hem rêjeya eşkere ya fotosentezê (PS) hem jî rêjeya herî zêde ya kuantumê ya PSII (Fv/Fm) bi demê re kêm dibe, lê ev kêmbûn nehevseng e û hin danehevên PS bersivek dufazîk nîşan didin, bersivek qismî pêşniyar dikin, her çend vegerandina rast-demê çalakiya PS kurttir (Hêjîrê. 2a û 3b).Bersiva bifazîk Fv/Fm kêmtir diyar bû (Hêjikên 2b û 3b).
(a) Rêjeya xuyang a fotosentezê (PS) û (b) hilberîna quantumê ya PSII ya herî zêde (Fv/Fm) ya Synechococcus elongatus PCC 7942 di bersivdayîna formulên latexê de li gorî çandên suspensionê yên kontrolê.Rêjeya stîren bi butyl acrylate re 1:3 ji bo latex "hişk" (H), 1:1 ji bo "normal" (N) û 3:1 ji bo "nerm" (S) ye.Hejmarên berê yên di koda latex de bi naveroka Texanol re têkildar in.(navgînî ± dûrketina standard; n = 3).
(a) Rêjeya xuyang a fotosentezê (PS) û (b) hilberîna quantumê ya PSII ya herî zêde (Fv / Fm) ya Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A di bersivdayîna formulên latex de li gorî çandên suspensionê yên kontrolê.Rêjeya stîren bi butyl acrylate re 1:3 ji bo latex "hişk" (H), 1:1 ji bo "normal" (N) û 3:1 ji bo "nerm" (S) ye.Hejmarên berê yên di koda latex de bi naveroka Texanol re têkildar in.(navgînî ± dûrketina standard; n = 3).
Ji bo S. elongatus PCC 7942, pêkhateya latex û giraniya Texanol bi demê re bandor li PS nekiriye (GLM, Latex*Texanol*Time, DF = 28, F = 1,49, P = 0,07), her çend pêkhatî faktorek girîng bû (GLM)., latex * dem, DF = 14, F = 3,14, P = <0,001) (Hêjîrê 2a).Bi demê re bandorek girîng a giraniya Texanol tune bû (GLM, Texanol * dem, DF = 14, F = 1,63, P = 0,078).Têkiliyek girîng hebû ku bandor li Fv / Fm dike (GLM, Latex * Texanol * Dem, DF = 28, F = 4,54, P = <0,001).Têkiliya di navbera formulasyona latex û giraniya Texanol de bandorek girîng li ser Fv / Fm hebû (GLM, Latex * Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001).Her parametre bi demê re bandorê li Fv/Fm jî dike (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 û Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=< 0.001).Latex 12H nirxên navînî yên PS û Fv/Fm yên herî hindik diparêze (Wêne. 2b), ku destnîşan dike ku ev polîmer jehrîntir e.
PS ya S. elongatus CCAP 1479/1A bi girîngî cûda bû (GLM, latex * Texanol * dem, DF = 28, F = 2,75, P = <0,001), bi pêkhateya lateksê bêtir ji berhevoka Texanol (GLM, Latex * dem, DF =14, F=6,38, P=<0,001, GLM, Texanol*dem, DF=14, F=1,26, P=0,239).Polîmerên "nerm" 0S û 4S ji bendavên kontrolê piçekî bilindtir performansa PS-yê diparêzin (Mann-Whitney U, 0S li hember kontrolan, W = 686.0, P = 0.044, 4S li hember kontrolan, W = 713, P = 0.01) baştir Fv./Fm (Hêjîra 3a) veguheztina bikêrtir berbi Photosystem II nîşan dide.Ji bo nirxên Fv/Fm yên hucreyên CCAP 1479/1A, bi demê re cûdahiyek girîng a lateksê hebû (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (Wêne 3b).).
Li ser hêjîrê.4 PS û Fv/Fm navînî di heyamek 7 rojan de wekî fonksiyonek mezinbûna hucreyê ji bo her cûreyek nîşan dide.S. elongatus PCC 7942 xwedan nexşeyek zelal nebû (Hêjî. 4a û b), lêbelê, CCAP 1479/1A têkiliyek parabolîk di navbera nirxên PS (Wêne. 4c) û Fv/Fm (Hêjîrê. 4d) de nîşan da. rêjeyên stîren û butyl acrylate bi guherînê re mezin dibin.
Têkiliya di navbera mezinbûn û fotofîzyolojiya Synechococcus longum de li ser amadekariyên latex.(a) Daneyên jehrê li hember rêjeya xuyanî ya fotosentetîkî (PS), (b) hilberîna kuantûmê ya PSII ya herî zêde (Fv/Fm) ya PCC 7942. c Daneyên jehrê li hember PS û d Fv/Fm CCAP 1479/1A hatine xêzkirin.Rêjeya stîren bi butyl acrylate re 1:3 ji bo latex "hişk" (H), 1:1 ji bo "normal" (N) û 3:1 ji bo "nerm" (S) ye.Hejmarên berê yên di koda latex de bi naveroka Texanol re têkildar in.(navgînî ± dûrketina standard; n = 3).
Biocomposite PCC 7942 di çar hefteyên pêşîn de bandorek sînorkirî li ser ragirtina hucreyê bi şilbûna hucreyê ya girîng hebû (Wêne 5).Piştî qonaxa destpêkê ya wergirtina CO2, şaneyên ku bi latex 12 N ve hatine sabît kirin dest bi berdana CO2 kirin, û ev nimûne di navbera rojên 4 û 14 de domand (Hêjî. 5b).Van daneyan bi çavdêriyên rengvedana pigmentê re hevaheng in.Girtina net CO2 dîsa ji roja 18-an de dest pê kir. Tevî berdana şaneyê (Hêj. 5a), biyokompozîta PCC 7942 12 N dîsa jî di nav 28 rojan de ji sekinandina kontrolê bêtir CO2 berhev kir, her çend hindik be jî (Mann-Whitney U-test, W = 2275.5; P = 0,066).Rêjeya kişandina CO2 ji hêla latex 12 N û 4 N ve 0,51 ± 0,34 û 1,18 ± 0,29 g CO2 g-1 ji biomasa d-1 ye.Di navbera dermankirin û asta demê de ji hêla îstatîstîkî ve cûdahiyek girîng hebû (testa Chairer-Ray-Hare, dermankirin: DF=2, H=70,62, P=<0,001 dem: DF=13, H=23,63, P=0,034), lê ew ne bû.di navbera dermankirin û demê de têkiliyek girîng hebû (test Chairer-Ray-Har, dem*dermankirin: DF=26, H=8.70, P=0.999).
Testên wergirtina CO2 ya nîv-hevî li ser biyokompozîtên Synechococcus elongatus PCC 7942 bi karanîna latex 4N û 12N.(a) Wêneyên serbestberdana hucreyê û rengvedana pigmentê, û her weha wêneyên SEM-ê yên biyokompozîtê berî û piştî ceribandinê destnîşan dikin.Xêzên xalî yên spî cîhên depokirina hucreyê li ser biyokompozîtê destnîşan dikin.(b) Girtina net CO2 ya kumulatîf di heyamek çar hefte de.Latexa "Normal" (N) xwedan rêjeya stirenê bi butyl acrylate 1:1 e.Hejmarên berê yên di koda latex de bi naveroka Texanol re têkildar in.(navgînî ± dûrketina standard; n = 3).
Ragirtina hucreyê ji bo çenga CCAP 1479/1A bi 4S û 12S re bi girîngî çêtir bû, her çend pigment hêdî hêdî bi demê re reng diguherand (Hêjî. 6a).Biocomposite CCAP 1479/1A CO2 bi tevahî 84 rojan (12 hefte) bêyî pêvekên xwarinê yên zêde vedixwe.Analîza SEM (Hêjîra 6a) çavdêriya dîtbarî ya veqetandina hucreya piçûk piştrast kir.Di destpêkê de, hucre di nav pêlekek lateksê de ku tevî mezinbûna hucreyê yekitiya xwe diparêze hatin girtin.Rêjeya wergirtina CO2 bi girîngî ji koma kontrolê zêdetir bû (test Scheirer-Ray-Har, dermankirin: DF=2; H=240.59; P=<0.001, dem: DF=42; H=112; P=<0.001) ( Wêne 6b).Biyokompozîta 12S gihîştina herî bilind a CO2 (1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 biomass rojane), dema ku 4S latex rojane 1,13 ± 0,41 g CO2 g-1 biomass bû, lê ew bi girîngî cûda nebûn (Mann-Whitney U test, W = 1507,50; P = 0,07) û di navbera dermankirin û demê de têkiliyek girîng tune (testa Shirer-Rey-Hara, dem * dermankirin: DF = 82; H = 10 ,37; P = 1,000).
Nîvê pir ceribandina wergirtina CO2 bi karanîna biyokompozîtên Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A bi latex 4N û 12N.(a) Wêneyên serbestberdana hucreyê û rengvedana pigmentê, û her weha wêneyên SEM-ê yên biyokompozîtê berî û piştî ceribandinê destnîşan dikin.Xêzên xalî yên spî cîhên depokirina hucreyê li ser biyokompozîtê destnîşan dikin.(b) Girtina net CO2 ya kumulatîf di heyama diwanzdeh hefteyî de.Latexa "Nerm" (S) xwedan rêjeya stirenê bi butyl acrylate 1:1 e.Hejmarên berê yên di koda latex de bi naveroka Texanol re têkildar in.(navgînî ± dûrketina standard; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (test Shirer-Ray-Har, dem*dermankirin: DF=4, H=3.243, P=0.518) an jî biyokompozît S. elongatus CCAP 1479/1A (du-ANOVA, dem*dermankirin: DF=8 , F = 1,79, P = 0,119) (Hêjîrê S4).Biocomposite PCC 7942 di hefteya 2-an de xwedan naveroka karbohîdartê ya herî bilind bû (4 N = 59,4 ± 22,5 wt%, 12 N = 67,9 ± 3,3 wt%), dema ku suspensiona kontrolê di hefteya 4-an de dema ku (kontrol = 59,6 ± 28% 59,6 ± 28) naveroka karbohîdratê ya herî bilind bû. w/w).Tevahiya naveroka karbohîdartê ya biyokompozîta CCAP 1479/1A bi suspensiona kontrolê re ji bilî destpêka ceribandinê, digel hin guhertinên di latex 12S de di hefteya 4-an de hevber bû. ji bo 4S û 77.1 ± 17.0 wt% ji bo 12S.
Me destnîşan kir ku îmkanên sêwiranê yên ji bo zêdekirina yekbûna strukturî ya pêlên polîmera lateksê ya nazik wekî pêkhateyek girîng a têgeha biyokompozît a mîmîka lichen bêyî ku qurbankirina biyolojîk an performansê nîşan bidin.Bi rastî, heke kêşeyên strukturî yên ku bi mezinbûna hucreyê ve girêdayî ne werin derbas kirin, em li bendê ne ku pêşkeftinên performansê yên girîng li ser biyokompozîtên xwe yên ceribandî, yên ku jixwe bi pergalên girtina karbonê yên cyanobacteria û mîkroalgayên din re têne berhev kirin.
Pêdivî ye ku pêlav ne-jehrîn, domdar bin, piştgiriya hucreyê ya demdirêj piştgirî bikin, û pêdivî ye ku poroz bin da ku veguheztina girseyî ya CO2 û gazkirina O2-ê bi bandor pêşve bibin.Polîmerên akrîlîk ên cureya lateksê hêsan têne amadekirin û bi berfirehî di pîşesaziyên boyax, tekstîl û adhesive de têne bikar anîn30.Me cyanobacteria bi emulsiyonek polîmera latex a akrîlîk a li ser bingehê avê ya ku bi rêjeyek taybetî ya perçeyên stîren / butyl acrylate û hûrgelên cihêreng ên Texanol ve hatî polîmerîze kirin re li hev kir.Styrene û butyl acrylate hatin bijartin da ku karibin taybetmendiyên laşî kontrol bikin, nemaze elasticbûn û karbidestiya hevgirtinê ya pêlavê (ji bo pêvekek bihêz û pir bi zeliqandî krîtîk e), ku destûrê dide senteza berhevokên perçeyên "hişk" û "nerm".Daneyên jehrê destnîşan dikin ku lateksa "hişk" a bi naverokek stîrenê ya bilind ji bo saxbûna cyanobacteria ne alîkar e.Berevajî butyl acrylate, stîren ji algayan re jehr tê hesibandin32,33.Cureyên Cyanobacteria bi lateksê re bi rengek cûda bertek nîşan dan, û germahiya veguherîna camê ya optimum (Tg) ji bo S. elongatus PCC 7942 hate destnîşankirin, dema ku S. elongatus CCAP 1479/1A bi Tg re têkiliyek xeta neyînî nîşan da.
Germahiya zuwakirinê bandorê li şiyana avakirina fîlimek latex a yekgirtî ya domdar dike.Ger germahiya zuwakirinê di binê Germahiya Çêkirina Fîlmê ya Kêmtirîn (MFFT) de be, dê perçeyên lateksê yên polîmer bi tevahî li hev necivin, û di encamê de tenê di navbera parçikê de adhesion çêdibe.Fîlimên ku derketine xwedan girêdan û hêza mekanîkî ya qels in û dibe ku di forma tozê de jî bin29.MFFT ji nêz ve bi Tg ve girêdayî ye, ku dikare ji hêla pêkhateya monomer û lêzêdekirina hevberên wekî Texanol ve were kontrol kirin.Tg gelek taybetmendiyên fizîkî yên cilê encam dide, ku dibe ku di rewşek gomîkî an camî de be34.Li gorî hevkêşana Flory-Fox35, Tg bi celebê monomer û pêkhateya rêjeya nisbî ve girêdayî ye.Zêdekirina hevgirtinê dikare MFFT-ê bi tepisandina navber a Tg ya pariyên lateksê kêm bike, ku rê dide avakirina fîlimê di germahiyên nizm de, lê dîsa jî pêçek hişk û xurt çêdike ji ber ku hevgirtin hêdî hêdî bi demê re diherike an jî hatiye derxistin 36 .
Zêdekirina giraniya Texanol bi nermkirina perçeyên polîmerê (kêmkirina Tg) ji ber vegirtinê ji hêla perçeyan ve di dema zuwakirinê de, avakirina fîlimê pêşve dike, bi vî rengî hêza fîlima hevgirtî û girêdana hucreyê zêde dike.Ji ber ku biyokompozît li germahiya hawîrdorê (~ 18-20°C) tê zuwakirin, Tg (30 heta 55°C) ya lateksa "hişk" ji germahiya zuwakirinê bilindtir e, tê vê wateyê ku dibe ku hevgirtina perçeyan ne çêtirîn be, di encamê de Fîlmên B yên ku vître dimînin, taybetmendiyên mekanîkî û adhesive yên xizan, elastîkbûna tixûbdar û belavbûn30 di dawiyê de dibe sedema windabûna hucreyê mezintir.Çêbûna fîlimê ji polîmerên "normal" û "nerm" li Tg-ya fîlima polîmer an li jêr çêdibe, û çêkirina fîlimê bi hevgirtinê çêtir dibe, û di encamê de fîlimên polîmer ên domdar bi taybetmendiyên mekanîkî, hevgirtî û adhesive çêtir dibin.Fîlma ku derketî dê di dema ceribandinên girtina CO2 de gomî bimîne ji ber ku Tg wê nêzîkî (tevlihevkirina "normal": 12 heta 20 ºC) an pir kêmtir (tevlihevkirina "nerm": -21 heta -13 °C) ji germahiya hawîrdorê 30 re ye.Latexa “hişk” (3,4 heta 2,9 kgf mm–1) sê qat ji lateksa “normal” (1,0 heta 0,9 kgf mm–1) dijwartir e.Serhişkiya lateksên "nerm" ji ber ku di germahiya jûreyê de zêde rûbirûbûn û zeliqiya wan bi mîkrohişkiya wan nayê pîvandin.Barê rûkalê jî dikare bandorê li girêdana adhesionê bike, lê ji bo peydakirina agahdariya watedar bêtir dane hewce ne.Lêbelê, hemî lateks bi bandor hucreyan diparêzin, ji% 1 kêmtir berdan.
Berhemdariya fotosentezê bi demê re kêm dibe.Ragihandina polistirenê dibe sedema têkçûna membran û stresa oksîdative38,39,40,41.Nirxên Fv/Fm yên S. elongatus CCAP 1479/1A ku li ber 0S û 4S-ê hatî xuyang kirin hema hema du caran zêde bûn li gorî kontrolkirina sekinandinê, ku bi rêjeya wergirtina CO2 ya biyokompozîta 4S re lihevhatinek baş e. nirxên PS-ê yên navîn kêmtir.nirxên.Nirxên Fv / Fm yên bilind destnîşan dikin ku veguheztina elektronê berbi PSII dibe ku bêtir foton42 radest bike, ku dibe ku bibe sedema rêjeyên bilindkirina saxkirina CO2.Lêbelê, divê were zanîn ku daneyên fotofîzyolojîkî ji hucreyên ku di çareseriyên lateksê yên avî de hatine sekinandin hatine wergirtin û dibe ku ne hewce be rasterast bi biyokompozîtên gihîştî re were berhev kirin.
Ger latex li ber ronahiyê û/an danûstendina gazê astengiyek çêdike ku di encamê de ronahiyê û sînorkirina CO2 çêdike, ew dikare bibe sedema stresa hucreyê û performansê kêm bike, û heke ew bandorê li berdana O2 bike, wênekêşiyê39.Veguheztina ronahiyê ya cil û bergan hate nirxandin: lateksa "hişk" di veguheztina ronahiyê de di navbera 440 û 480 nm de kêmbûnek sivik nîşan da (di beşekî de bi zêdekirina giraniya Texanol ji ber baştirkirina hevgirtina fîlimê çêtir bûye), dema ku "nerm" û "rêkûpêk" "Latex di veguheztina ronahiyê de kêmbûnek sivik nîşan da.windabûna berbiçav nîşan nade.Vekolîn, û her weha hemî inkubasyon, di tîrêjiya ronahiyê ya kêm (30,5 μmol m-2 s-1) de hatin kirin, ji ber vê yekê her tîrêjek çalak a fotosentezî ya ji ber matrixa polîmerê dê were telafî kirin û dibe ku di pêşîlêgirtina wênekêşandinê de jî bikêr be.di tîrêjên ronahiyê yên zirardar de.
Biocomposite CCAP 1479/1A di 84 rojên ceribandinê de, bêyî veguheztina xurek an windabûna girîng a biomassê, ku armancek bingehîn a lêkolînê ye, xebitî.Depîgmentasyona hucreyê dibe ku bi pêvajoyek klorozê re têkildar be di bersiva birçîbûna nîtrojenê de da ku bigihîje saxbûna demdirêj (rewşa bêhnvedanê), ku dibe ku alîkariya hucreyan bike ku mezinbûnê ji nû ve dest pê bikin piştî ku têra berhevkirina nîtrojenê hate bidestxistin.Wêneyên SEM piştrast kir ku tevî dabeşbûna hucreyê şaneyên di hundurê xêzkirinê de mane, elastîkbûna latexê "nerm" nîşan didin û bi vî rengî li ser guhertoya ceribandinê feydeyek zelal nîşan didin.Latexa "nerm" bi qasî 70% butyl acrylate (ji hêla giraniyê ve) dihewîne, ku ji berhevdana diyarkirî ya ji bo xêzek maqûl piştî zuwakirinê pir bilindtir e44.
Girtina net a CO2 ji ya suspensiona kontrolê bi girîngî bilindtir bû (ji bo S. elongatus CCAP 1479/1A û PCC 7942 14-20 û 3-8 qat zêdetir).Berê, me modelek veguheztina girseyî ya CO2 bikar anî da ku nîşan bide ku ajokera sereke ya hilgirtina CO2-a zêde pileyek tûj a CO2-ê ye li ser rûyê biocomposite31 û ku performansa biyokompozît dikare bi berxwedana li hember veguheztina girseyî were sînordar kirin.Ev pirsgirêk dikare bi tevlêkirina malzemeyên ne-jehrîn, ne-fîlm-çêker di nav latexê de were derbas kirin da ku porozî û guheztina pêlê zêde bike26, lê dibe ku girtina hucreyê têk bibe ji ber ku ev stratejî bêguman dê bibe sedema fîlimek qelstir20.Di dema polîmerîzasyonê de pêkhatina kîmyewî dikare were guheztin da ku porozîteyê zêde bike, ku ev vebijarka çêtirîn e, nemaze di warê hilberîna pîşesaziyê û mezinbûnê de45.
Performansa biyokompozîta nû li gorî lêkolînên vê dawiyê yên ku biykompozîtên ji mîkroalga û cyanobacteria bikar tînin di sererastkirina rêjeya barkirina hucreyê de avantajên nîşan da (Table 1)21,46 û bi demên analîzê yên dirêjtir (84 roj li hember 15 demjimêr46 û 3 hefte21).
Naveroka volumetric ya karbohîdartan di hucreyan de bi lêkolînên din re 47,48,49,50 bi karanîna cyanobacteria re hevaheng e û wekî pîvanek potansiyel ji bo girtina karbonê û karanîna / serîlêdanên vegerandinê, wek mînak ji bo pêvajoyên fermentasyonê BECCS49,51 an ji bo hilberîna biyolojîk tê bikar anîn. bioplastîk52.Wekî beşek ji mentiqê vê lêkolînê, em texmîn dikin ku daristankirin, ku di konsepta belavbûna neyînî ya BECCS de jî tê hesibandin, ji bo guherîna avhewayê ne dermanek e û parek metirsîdar a zeviyên çandiniyê yên cîhanê dixwe6.Wekî ceribandinek ramanê, hate texmîn kirin ku di navbera 640 û 950 GtCO2 de pêdivî ye ku heya 2100-an ji atmosferê were derxistin da ku bilindbûna germahiya gerdûnî digihîje 1,5 ° C53 (salê 8-12 GtCO2).Ji bo bidestxistina vê yekê bi biyokompozîtek çêtir (574,08 ± 30,19 t CO2 t-1 biomasa salê-1) hewce dike ku ji 5,5 × 1010 berbi 8,2 × 1010 m3 (bi berawirdiya fotosentetîk a berawirdî), ku ji 2,9 mîlyar lîtreyan ji 2,9 lîtreyan heya 2,1 lîtreyan heye, zêde bibe. polîmer.Bi texmîna ku 1 m3 ji biyokompozîtan 1 m2 rûbera axê digire, qada ku ji bo berhevkirina CO2-ya giştî ya salane ya armanckirî hewce dike dê di navbera 5,5 û 8,17 mîlyon hektar de be, ku ev yek ji %0,18-0,27 guncan e ji bo jiyana erdên li herêmê. tropîk, û qada erdê kêm bikin.hewcedariya BECCS ji hêla 98-99%.Pêdivî ye ku were zanîn ku rêjeya girtina teorîkî li ser vegirtina CO2 ya ku di ronahiya kêm de hatî tomar kirin ve girêdayî ye.Hema ku biyokompozît ber bi ronahiya xwezayî ya tundtir ve tê, rêjeya wergirtina CO2 zêde dibe, hewcedariyên axê bêtir kêm dike û pîvaz ber bi têgîna biyokompozît ve bêtir vedike.Lêbelê, pêdivî ye ku pêkanîn li ekvatorê ji bo xurtbûn û dirêjahiya ronahiya paşde ya domdar be.
Bandora gerdûnî ya fertilîzasyona CO2, ango zêdebûna berhemdariya nebatê ya ku ji ber hebûna CO2 zêde dibe, li piraniya deverên axê kêm bûye, dibe ku ji ber guheztina madeyên sereke yên axê (N û P) û çavkaniyên avê7.Ev tê vê wateyê ku fotosenteza erdî dibe ku rê nede zêdebûna girtina CO2, tevî ku tansiyona CO2 di hewayê de zêde ye.Di vê çarçoveyê de, stratejiyên kêmkirina guheztina avhewa ya bingehîn ên wekî BECCS hêj kêmtir dibe ku biserkevin.Ger ev diyardeya gerdûnî were pejirandin, biyokompozîta me ya îlhama lîşan dikare bibe sermayek sereke, ku mîkrobên fotosentetîk ên avî yên yek-hucreyî veguherîne "ajanên erdê".Piraniya nebatên bejahî CO2 bi fotosenteza C3 rast dikin, dema ku nebatên C4 ji jîngehên germtir, zuwatir re xweştir in û di zextên qismî yên CO254 de bi bandortir in.Cyanobacteria alternatîfek pêşkêşî dike ku dikare pêşbîniyên metirsîdar ên kêmbûna rûkala karbondîoksîtê di nebatên C3 de berteref bike.Cyanobacteria bi pêşxistina mekanîzmayek dewlemendkirina karbonê ya bikêrhatî ku tê de zextên qismî yên CO2-ê yên bilindtir têne pêşkêş kirin û ji hêla ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) ve di hundurê karboksîzomên derdorê de têne pêşkêş kirin, sînorên fotorespirasyonê derbas kirine.Ger hilberîna biyokompozîtên cyanobacteria were zêdekirin, ev dikare ji bo mirovahiyê di şerê li dijî guherîna avhewa de bibe çekek girîng.
Biyokompozît (mîmîkên lichen) li ser çandên rawestana mîkroalga û cyanobacteria yên kevneşopî avantajên zelal peyda dikin, rêjeyên bilindkirina CO2 peyda dikin, xetereyên qirêjbûnê kêm dikin, û soza dûrketina CO2 ya reqabetê didin.Lêçûn bikaranîna erd, av û madeyên xwarinê bi awayekî berçav kêm dike56.Vê lêkolînê fersendiya pêşkeftin û çêkirina latexek biyolojîk a bi performansa bilind destnîşan dike ku, dema ku bi spongek loofah re wekî substratek berendam were berhev kirin, dikare di mehên emeliyatê de girtina CO2 ya bikêr û bibandor peyda bike di heman demê de windabûna hucreyê di hindiktirîn de bimîne.Biyokompozîtan bi teorîkî dikarin salê bi qasî 570 t CO2 t-1 biomass bigirin û dibe ku di bersiva me ya li hember guherîna avhewa de ji stratejiyên daristanên BECCS girîngtir bin.Bi optimîzekirina din a pêkhateya polîmerê, ceribandina di tîrêjên ronahiyê yên bilind de, û digel endezyariya metabolîkî ya berbiçav, endezyarên biyogeo xwezayê yên xwezayê careke din dikarin werin rizgariyê.
Polîmerên lateksa acrylic bi karanîna tevliheviyek monomerên stîren, butyl acrylate û acrylic acîd hatin amadekirin, û pH bi 0,1 M hîdroksîdê sodyûmê ve hate sererast kirin (tablo 2).Styrene û butyl acrylate piraniya zincîreyên polîmer pêk tînin, dema ku acrylic acîd dibe alîkar ku pariyên lateksê di suspensionê de bimîne57.Taybetmendiyên avahîsaziyê yên lateksê ji hêla germahiya veguherîna camê (Tg) ve têne destnîşankirin, ku bi guherîna rêjeya stîren û butyl acrylate, ku bi rêzê ve taybetmendiyên "hişk" û "nerm" peyda dike, tê kontrol kirin58.Polîmerek lateks a akrilîk a tîpîk 50:50 stîren e: butyl acrylate 30, ji ber vê yekê di vê lêkolînê de lateksa bi vê rêjeyê wekî lateksa "normal" hate binav kirin, û lateksa bi naveroka stîrenê bilindtir wekî lateksek bi naveroka stîrenê kêmtir hate binav kirin. ."nerm" wekî "hişk" tê gotin.
Emulsiyonek seretayî bi karanîna ava şilandî (174 g), bîkarbonat sodyûm (0,5 g) û surfaktant Rhodapex Ab/20 (30,92 g) (Solvay) hate amadekirin da ku 30 dilopên monomer sabît bike.Bi karanîna sirincek camê (Endezyariya Glasê ya Zanistê) bi pompeya sirincê re, aliqutek duyemîn a ku stîren, butyl acrylate û acrylic asîdê di tablo 2 de hatî navnîş kirin di nav 4 demjimêran de bi rêjeya 100 ml h-1 li emulsiyona bingehîn hate zêdekirin (Cole -Palmer, Çiyayê Vernon, Illinois).Bi karanîna dHO û ammonium persulfatê (100 ml, 3% w/w) çareseriyek destpêkera polîmerîzasyonê 59 amade bikin.
Çareseriya ku tê de dHO (206 g), bîkarbonat sodyûm (1 g) û Rhodapex Ab/20 (4,42 g) tê de, bi kartêkerek serrî (nirxa Heidolph Hei-TORQUE 100) bi pêlekek pola zengarnegir ve biherikînin û germ bikin heya 82 °C. Keştiya pêça avê di serşokek avê ya germkirî ya VWR Scientific 1137P de.Çareseriyek giraniya kêmkirî ya monomer (28,21 g) û destpêker (20,60 g) bi dilopek li keştiya çakêtê hate zêdekirin û 20 hûrdeman dihejand.Çareseriya monomera mayî (150 ml h-1) û destpêker (27 ml h-1) bi tundî tevlihev bikin da ku pirtikan di suspensionê de bihêlin heya ku di nav 5 demjimêran de li çakêtê avê werin zêdekirin û bi rêzê ve 10 ml sirinc û 100 ml di konteynerek de bikar bînin. .bi pompeya sirincê ve hatî qedandin.Leza tevlêkerê ji ber zêdebûna qebareya şildanê hate zêdekirin da ku ragirtina şûşê misoger bike.Piştî ku destpêker û emulsiyon lê zêde kirin, germahiya reaksiyonê heya 85°C hate bilind kirin, 30 hûrdeman di 450 rpm de baş tê rijandin, dûv re heya 65 °C sar kirin.Piştî sarbûnê, du çareseriyên jicîhûwarkirinê li latexê hatin zêdekirin: tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) (70% di avê de) (5 g, 14% bi giranî) û asîda isoascorbic (5 g, 10% bi giranî)..T-BHP dilop bi dilop zêde bikin û 20 hûrdeman bihêlin.Dûv re asîda erythorbic bi rêjeya 4 ml/h ji sirincek 10 ml bi karanîna pompek sirincê hate zêdekirin.Dûv re çareseriya lateksê li germahiya odeyê hate sar kirin û bi 0.1M hîdroksîdê sodyûmê li pH 7 hate sererast kirin.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - ji bo boyaxên lateksê 37,60 bi jehrê kêm biyolojîkî - bi sirinc û pompekê di sê cildan (0, 4, 12% v/v) de hate zêdekirin. ji bo tevlîheviya lateksê ji bo çêkirina fîlimê di dema zuwakirinê de asankerek hevgirtî ye37.Rêjeya qalindên lateksê bi danîna 100 µl ji her polîmerekê di nav kapsên pelên alumînyûmê yên ku ji berê ve hatine mêzandin û zuwakirina di tendûrek di 100°C de ji bo 24 saetan hate destnîşankirin.
Ji bo veguheztina ronahiyê, her têkelek lateksê li ser slaytek mîkroskopê bi karanîna kubek dilopek pola zengarnegir ku ji bo hilberandina fîlimên 100 μm hatî kalibrkirin hate sepandin û 48 demjimêran di 20 °C de hişk kirin.Veguhastina ronahiyê (li ser tîrêjên çalak ên fotosentezî, λ 400-700 nm) li ser spektroradiometerek ILT950 SpectriLight bi senzorek li dûrahiya 35 cm ji lampa floransent a 30 W (Sylvania Luxline Plus, n = 6) hate pîvandin - li ku derê ronahî çavkanî sîanobakterî û zîndewer bûn Materyalên pêkhatî têne parastin.Guhertoya nermalava SpectrILight III 3.5 hate bikar anîn da ku ronahiyê û veguheztinê di rêza λ 400–700 nm61 de tomar bike.Hemî nimûne li ser senzorê hatin danîn, û slaytên cam ên neqişandî wekî kontrol hatin bikar anîn.
Nimûneyên lateksê li firaqek silîkonê hatin zêdekirin û 24 demjimêran hişt ku zuwa bibe berî ku ji bo serhişkiyê were ceribandin.Nimûneya lateksê ya hişkkirî di bin mîkroskopê x10 de li ser kapek pola bixin.Piştî balkişandinê, nimûne li ser testerê mîkrozehtiyê ya Buehler Micromet II hatin nirxandin.Nimûne bi hêzek ji 100 heta 200 gram ve hate xistin û dema barkirinê 7 çirkeyan hate danîn da ku di nimûneyê de diranek almas were çêkirin.Çap bi karanîna mîkroskopê Bruker Alicona × 10 bi nermalava pîvana şeklê zêde hate analîz kirin.Formula serhişkiya Vickers (Hevkêşana 1) ji bo hesabkirina serhişkiya her lateksê hate bikar anîn, ku HV hejmara Vickers e, F hêza sepandî ye, û d navînî ya diagonalên dakêşanê ye ku ji bilindahî û firehiya latexê têne hesibandin.nirxa dendikê.Lateksa "nerm" ji ber adhezîn û dirêjbûnê di dema ceribandina xêzkirinê de nayê pîvandin.
Ji bo destnîşankirina germahiya veguheztina camê (Tg) ya pêkhateya lateksê, nimûneyên polîmerê di firaxên silicagelê de hatin danîn, 24 demjimêran hatin hişk kirin, 0,005 g hate girankirin û di firaqên nimûneyê de hatin danîn.Xwarin hat girtin û di rengdêrek skankirina cihêreng de (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, nermalava analîzkirina daneya Pyris)62 hate danîn.Rêbaza herikîna germê tê bikar anîn da ku qedehên referansê û tasên nimûneyê di heman tendûrê de bi sondaya germahiyê ya çêkirî ve bi cîh bikin da ku germahiyê bipîvin.Bi tevahî du ramps hatine bikar anîn da ku kelek hevgirtî çêbikin.Rêbaza nimûneyê gelek caran ji -20°C berbi 180°C bi rêjeya 20°C di hûrdemê de hate bilind kirin.Her xala destpêk û dawiyê 1 hûrdem tê hilanîn da ku derengiya germahiyê were hesibandin.
Ji bo nirxandina şiyana biyokompozîtê ya vegirtina CO2, nimûneyên wekî di lêkolîna meya berê de hatine amadekirin û ceribandin31.Kevirê şuştinê yê hişkkirî û otoklavkirî bi qasî 1 × 1 × 5 cm hate birîn û hate giran kirin.600 μl ji du biycoatingên herî bi bandor ên her cure cyanobacteria li yek dawiya her hêlînek loofah, bi qasî 1 × 1 × 3 cm, bixin û di tariyê de li 20 ° C ji bo 24 demjimêran hişk bikin.Ji ber avahiya macroporous a loofah, hin formula winda bû, ji ber vê yekê kargêriya barkirina hucreyê ne% 100 bû.Ji bo derbaskirina vê pirsgirêkê, giraniya amadekirina hişk a li ser lûfê hate destnîşankirin û ji bo amadekirina hişk a referansê hate normalîzekirin.Kontrolên abiyotîk ên ku ji loofah, latex, û navgîniya xurek a sterîl pêk tê bi rengekî wekhev hatine amadekirin.
Ji bo pêkanîna testa wergirtina CO2 ya nîv-hevî, biyokompozîtê (n = 3) têxin nav lûleyek camîn a 50 ml da ku yek dawiya biyokompozîtê (bêyî biycoating) bi 5 ml navgîna mezinbûnê re têkeve têkiliyê, bihêle ku maddeya xwarinê bikeve. bi çalakiya kapîlar ve were veguheztin..Şûşe bi qapek gomûka butîl a bi çarçoweya 20 mm ve hatî girtin û bi kapek aluminiumê ya zîv ve hatî kişandin.Piştî ku were girtin, 45 ml ji %5 CO2/hewayê bi derziyek sterîl a ku bi şiringek gazê ve girêdayî ye, derzînin.Tîrêjiya hucreyê ya suspensiona kontrolê (n = 3) bi barkirina hucreyê ya biyokompozîtê ya di navgîniya xurek de wekhev bû.Îmtîhan di 18 ± 2 °C de bi fotoperioda 16:8 û wêneyek 30,5 μmol m-2 s-1 hatin kirin.Cihê serî her du rojan carekê bi sîrînek gazê tê rakirin û bi metreyek CO2 ya bi înfrasor vegirtinê GEOTech G100 tê analîz kirin da ku rêjeya CO2-ya ku tê vegirtin were destnîşankirin.Hêjmarek wekhev ji tevliheviya gaza CO2 zêde bikin.
% CO2 Fix bi vî rengî tê hesibandin: % CO2 Fix = 5% (v/v) - %CO2 (hevkêşana 2) binivîsin ku P = zext, V = volt, T = germahî, û R = berdewamiya gaza îdeal.
Rêjeyên wergirtina CO2-ê yên raporkirî yên ji bo sekinandinên kontrolê yên cyanobacteria û biyokompozîtan ji bo kontrolên ne-biyolojîkî normal bûn.Yekîneya fonksiyonel a g biomasa mîqdara biomasa hişk e ku li ser şuştina şuştinê tê neguheztin.Ew bi pîvandina nimûneyên loofah berî û piştî rastkirina hucreyê tê destnîşankirin.Hesabkirina girseya barkirina şaneyê (hevbera biyomasê) bi giraniya kesane ya amadekariyan berî û piştî zuwakirinê û bi hesabkirina tîrêjiya amadekirina şaneyê (hevkêşana 3).Amadekariyên hucreyê di dema rastkirinê de homojen têne hesibandin.
Minitab 18 û Microsoft Excel bi pêveka RealStatistics re ji bo analîzên statîstîkî hatin bikar anîn.Normalî bi karanîna testa Anderson-Darling ve hate ceribandin, û wekheviya cudahiyan bi ceribandina Levene hate ceribandin.Daneyên ku van texmînan têr dikin bi karanîna analîza veguheztinê ya du-alî (ANOVA) bi testa Tukey wekî analîza post-hoc ve hatine analîz kirin.Daneyên du-alî yên ku texmînên normalbûnê û cûdahiya wekhev pêk neanîn bi karanîna testa Shirer-Ray-Hara û dûv re jî Mann-Whitney U-test hate analîz kirin da ku girîngiya di navbera dermankirinê de diyar bike.Modelên tevlihevkirî yên xêzkirî yên gelemperî (GLM) ji bo daneyên ne-normal ên bi sê faktoran ve hatine bikar anîn, ku dane bi karanîna veguherîna Johnson63 veguherandine.Têkiliyên kêlîk ên hilberên Pearson hatin kirin da ku têkiliya di navbera kombûna Texanol, germahiya veguheztina camê, û daneyên jehra latex û adhesionê de binirxînin.
Dema şandinê: Jan-05-2023