Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Naggamit ka usa ka bersyon sa browser nga adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Dugang pa, aron masiguro ang padayon nga suporta, gipakita namon ang site nga wala’y mga istilo ug JavaScript.
Nagpakita sa usa ka carousel sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.Gamita ang Kaniadto ug Sunod nga mga buton sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon, o gamita ang mga buton sa slider sa katapusan aron sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.
Ang pagdakop ug pagtipig sa carbon gikinahanglan aron makab-ot ang mga tumong sa Paris Agreement.Ang photosynthesis mao ang teknolohiya sa kinaiyahan alang sa pagkuha sa carbon.Pagdrowing og inspirasyon gikan sa lichens, nakahimo mi og 3D cyanobacteria photosynthetic biocomposite (ie mimicking lichen) gamit ang acrylic latex polymer nga gipadapat sa loofah sponge.Ang rate sa CO2 uptake sa biocomposite mao ang 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 sa biomass d-1.Ang uptake rate gibase sa uga nga biomass sa sinugdanan sa eksperimento ug naglakip sa CO2 nga gigamit sa pagtubo sa bag-ong biomass ingon man ang CO2 nga anaa sa storage compounds sama sa carbohydrates.Kini nga mga rate sa uptake 14-20 ka beses nga mas taas kaysa slurry control nga mga lakang ug mahimo’g madugangan aron makuha ang 570 t CO2 t-1 biomass kada tuig-1, katumbas sa 5.5-8.17 × 106 ektarya nga paggamit sa yuta, nagtangtang sa 8-12 GtCO2 CO2 kada tuig.Sa kasukwahi, ang bioenergy sa kalasangan nga adunay carbon capture ug storage kay 0.4–1.2 × 109 ha.Ang biocomposite nagpabilin nga magamit sa 12 ka semana nga wala’y dugang nga sustansya o tubig, pagkahuman gitapos ang eksperimento.Sulod sa multi-faceted teknolohikal nga baruganan sa katawhan aron pakigbatokan ang pagbag-o sa klima, ang engineered ug optimized nga cyanobacterial biocomposite adunay potensyal alang sa malungtaron ug scalable deployment aron madugangan ang pagtangtang sa CO2 samtang gipakunhod ang pagkawala sa tubig, sustansya ug yuta.
Ang pagbag-o sa klima usa ka tinuod nga hulga sa global biodiversity, kalig-on sa ekosistema ug mga tawo.Aron maminusan ang labing grabe nga mga epekto niini, gikinahanglan ang koordinado ug dinagkong mga programa sa decarburization, ug, siyempre, gikinahanglan ang usa ka porma sa direktang pagtangtang sa mga greenhouse gas gikan sa atmospera.Bisan pa sa positibo nga decarbonization sa pagmugna sa elektrisidad2,3, sa pagkakaron walay ekonomikanhong sustainable teknolohikal nga mga solusyon sa pagpakunhod sa atmospheric carbon dioxide (CO2)4, bisan tuod ang flue gas capture nag-uswag5.Imbis nga scalable ug praktikal nga mga solusyon sa engineering, ang mga tawo kinahanglan nga modangup sa natural nga mga inhenyero alang sa pagkuha sa carbon - mga photosynthetic nga organismo (phototrophic organisms).Ang photosynthesis mao ang teknolohiya sa carbon sequestration sa kinaiyahan, apan ang abilidad niini sa pag-usab sa anthropogenic carbon enrichment sa makahuluganon nga mga timbangan sa panahon kuwestiyonable, ang mga enzyme dili episyente, ug ang abilidad niini sa pag-deploy sa angay nga mga timbangan kuwestiyonable.Ang usa ka potensyal nga agianan alang sa phototrophy mao ang afforestation, nga nagputol sa mga kahoy alang sa bioenergy nga adunay carbon capture and storage (BECCS) isip usa ka negatibo nga emisyon nga teknolohiya nga makatabang sa pagpakunhod sa net CO21 emissions.Bisan pa, aron makab-ot ang target sa temperatura sa Paris Agreement nga 1.5°C gamit ang BECCS isip panguna nga pamaagi magkinahanglan ug 0.4 hangtod 1.2 × 109 ha, katumbas sa 25–75% sa kasamtangang global nga yuta nga arable6.Dugang pa, ang kawalay kasiguruhan nga nalangkit sa pangkalibutanon nga mga epekto sa pag-abono sa CO2 nagkuwestiyon sa potensyal nga kinatibuk-ang kahusayan sa mga plantasyon sa kalasangan7.Kung atong maabot ang mga target sa temperatura nga gitakda sa Paris Agreement, 100 segundos sa GtCO2 sa greenhouse gases (GGR) kinahanglang tangtangon sa atmospera kada tuig.Ang Departamento sa Pagpanukiduki ug Kabag-ohan sa UK bag-o lang nagpahibalo sa pagpondo para sa lima ka proyekto sa GGR8 lakip na ang pagdumala sa peatland, gipausbaw nga rock weathering, tree planting, biochar ug perennial crops aron mapakaon ang proseso sa BECCS.Ang gasto sa pagtangtang sa labaw sa 130 MtCO2 gikan sa atmospera kada tuig mao ang 10-100 US$/tCO2, 0.2-8.1 MtCO2 kada tuig para sa peatland restoration, 52-480 US$/tCO2 ug 12-27 MtCO2 kada tuig para sa weathering sa mga bato. , 0.4-30 USD/tuig.tCO2, 3.6 MtCO2/yr, 1% nga pagtaas sa kalasangan, 0.4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/yr, biochar, 140-270 US$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 kada tuig para sa permanenteng pananom gamit BECCS9.
Ang kombinasyon niini nga mga pamaagi posibleng makaabot sa 130 Mt CO2 kada tuig nga target, apan ang mga gasto sa rock weathering ug BECCS taas, ug ang biochar, bisan og medyo barato ug walay kalabotan sa paggamit sa yuta, nagkinahanglan og feedstock alang sa proseso sa produksiyon sa biochar.nagtanyag niini nga kalamboan ug gidaghanon sa pag-deploy sa ubang mga teknolohiya sa GGR.
Imbes mangita ug solusyon sa yuta, pangitaa ang tubig, ilabina ang mga single-celled phototroph sama sa microalgae ug cyanobacteria10.Ang mga lumot (lakip ang cyanobacteria) nagkuha ug gibana-bana nga 50% sa carbon dioxide sa kalibutan, bisan pa nga kini naglangkob lamang sa 1% sa biomass sa kalibutan11.Ang cyanobacteria mga orihinal nga biogeoeengineer sa kinaiyahan, nga nagbutang sa pundasyon alang sa metabolismo sa respiratoryo ug ang ebolusyon sa multicellular nga kinabuhi pinaagi sa oxygenic photosynthesis12.Ang ideya sa paggamit sa cyanobacteria aron makuha ang carbon dili bag-o, apan ang mga bag-ong pamaagi sa pisikal nga pagbutang nagbukas sa bag-ong mga kapunawpunawan alang niining mga karaan nga organismo.
Ang mga bukas nga lim-aw ug mga photobioreactor maoy default nga mga kabtangan kon gamiton ang microalgae ug cyanobacteria alang sa industriyal nga katuyoan.Kini nga mga sistema sa kultura naggamit ug suspension culture diin ang mga selula gawasnong naglutaw sa usa ka medium nga pagtubo14;bisan pa niana, ang mga pond ug photobioreactors adunay daghang mga disbentaha sama sa dili maayo nga CO2 mass transfer, intensive nga paggamit sa yuta ug tubig, pagkadaling madala sa biofouling, ug taas nga gasto sa pagtukod ug operasyon15,16.Ang biofilm bioreactors nga wala mogamit ug suspension cultures mas ekonomikanhon sa termino sa tubig ug luna, apan anaa sa peligro sa desication damage, prone sa biofilm detachment (ug busa pagkawala sa aktibong biomass), ug parehas nga prone sa biofouling17.
Ang mga bag-ong pamaagi gikinahanglan aron madugangan ang rate sa pag-alsa sa CO2 ug matubag ang mga problema nga naglimite sa slurry ug biofilm nga mga reaktor.Usa sa ingon nga pamaagi mao ang photosynthetic biocomposites nga giinspirar sa lichens.Ang lichens usa ka komplikado nga fungi ug photobionts (microalgae ug/o cyanobacteria) nga naglangkob sa gibana-bana nga 12% sa yuta sa Yuta18.Ang fungi naghatag og pisikal nga suporta, proteksyon, ug angkla sa photobiotic substrate, nga sa baylo naghatag sa fungi og carbon (ingon nga sobra nga photosynthetic nga mga produkto).Ang gisugyot nga biocomposite usa ka "lichen mimetic", diin ang usa ka konsentrado nga populasyon sa cyanobacteria dili mapalihok sa porma sa usa ka manipis nga biocoating sa usa ka substrate sa carrier.Dugang pa sa mga selula, ang biocoating adunay polymer matrix nga makapuli sa fungus.Ang water-based polymer emulsions o “latexes” gipalabi tungod kay kini biocompatible, durable, barato, sayon dumalahon ug commercially available19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Ang pag-ayo sa mga selula nga adunay latex polymers dako nga naimpluwensyahan sa komposisyon sa latex ug sa proseso sa pagporma sa pelikula.Ang emulsion polymerization kay usa ka heterogeneous nga proseso nga gigamit sa pagprodyus og synthetic rubber, adhesive coatings, sealant, concrete additives, papel ug textile coatings, ug latex paints27.Kini adunay daghang mga bentaha sa ubang mga pamaagi sa polymerization, sama sa taas nga rate sa reaksyon ug kahusayan sa pagkakabig sa monomer, ingon man ang kadali sa pagkontrol sa produkto27,28.Ang pagpili sa mga monomer nagdepende sa gitinguha nga mga kabtangan sa resulta nga polymer film, ug alang sa mixed monomer system (ie, copolymerizations), ang mga kabtangan sa polymer mahimong mausab pinaagi sa pagpili sa lain-laing mga ratios sa mga monomer nga nagporma sa resulta nga polymer nga materyal.Ang butyl acrylate ug styrene usa sa labing komon nga acrylic latex monomer ug gigamit dinhi.Dugang pa, ang mga ahente sa coalescing (eg Texanol) sagad gigamit sa pagpasiugda sa uniporme nga pagporma sa pelikula diin mahimo nilang usbon ang mga kabtangan sa polymer latex aron makahimo og lig-on ug "padayon" (paghiusa) nga taklap.Sa among inisyal nga proof-of-concept nga pagtuon, usa ka taas nga lugar sa ibabaw, taas nga porosity 3D biocomposite gihimo gamit ang usa ka komersyal nga latex nga pintura nga gipadapat sa usa ka loofah nga espongha.Human sa dugay ug padayon nga pagmaniobra (walo ka semana), ang biocomposite nagpakita sa limitado nga abilidad sa pagpabilin sa cyanobacteria sa loofah scaffold tungod kay ang pagtubo sa selula nagpahuyang sa structural integrity sa latex.Sa kasamtangan nga pagtuon, gitumong namo ang paghimo og sunod-sunod nga mga acrylic latex polymers nga nailhang chemistry para sa padayon nga paggamit sa mga aplikasyon sa pagdakop sa carbon nga walay pagsakripisyo sa polymer degradation.Sa pagbuhat sa ingon, among gipakita ang abilidad sa paghimo og lichen-like polymer matrix nga mga elemento nga naghatag og mas maayo nga biological nga performance ug mas dako nga mekanikal nga elasticity itandi sa napamatud-an nga biocomposites.Ang dugang nga pag-optimize makapadali sa pag-uptake sa mga biocomposite alang sa pagdakop sa carbon, labi na kung giubanan sa cyanobacteria nga gibag-o sa metaboliko aron mapalambo ang CO2 sequestration.
Siyam ka latex nga adunay tulo ka polymer formulations (H = "hard", N = "normal", S = "soft") ug tulo ka matang sa Texanol (0, 4, 12% v / v) ang gisulayan alang sa toxicity ug strain correlation.Patapot.gikan sa duha ka cyanobacteria.Latex type dakog impluwensya sa S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare test, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) ug CCAP 1479/1A (two-way ANOVA, latex: DF=2, F = 103.93, P = <0.001) (Fig. 1a).Ang konsentrasyon sa texanol wala kaayo makaapekto sa pagtubo sa S. elongatus PCC 7942, ang N-latex lamang ang dili makahilo (Fig. 1a), ug ang 0 N ug 4 N nagpabilin nga pagtubo sa 26% ug 35%, matag usa (Mann- Whitney U, 0 N kumpara sa 4 N: W = 13.50, P = 0.245; 0 N kumpara sa kontrol: W = 25.0, P = 0.061; 4 N kumpara sa kontrol: W = 25.0, P = 0.061) ug 12 N gipadayon nga pagtubo nga ikatandi sa biolohikal nga pagkontrol (Mann-Whitney University, 12 N kumpara sa kontrol: W = 17.0, P = 0.885).Alang sa S. elongatus CCAP 1479/1A, ang duha ka latex mixture ug texanol nga konsentrasyon importante nga mga hinungdan, ug usa ka mahinungdanong interaksyon ang naobserbahan tali sa duha (two-way 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 ug ang tanan nga "humok" nga mga latex nagpasiugda sa pagtubo (Fig. 1a).Adunay usa ka kalagmitan sa pagpalambo sa pagtubo uban sa pagkunhod sa styrene komposisyon.
Ang toxicity ug adhesion testing sa cyanobacteria (Synechococcus elongatus PCC 7942 ug CCAP 1479/1A) ngadto sa latex formulations, relasyon sa glass transition temperature (Tg) ug decision matrix base sa toxicity ug adhesion data.(a) Ang pagsulay sa toxicity gihimo gamit ang bulag nga mga laraw sa porsyento nga pagtubo sa cyanobacteria nga na-normalize aron makontrol ang mga kultura sa pagsuspinde.Ang mga pagtambal nga gimarkahan og * lahi kaayo sa mga kontrol.(b) Ang datos sa pagtubo sa cyanobacteria kumpara sa Tg latex (mean ± SD; n = 3).(c) Ang cumulative nga gidaghanon sa cyanobacteria nga gipagawas gikan sa biocomposite adhesion test.(d) Adhesion data kumpara sa Tg sa latex (mean ± StDev; n = 3).e Desisyon matrix base sa toxicity ug adhesion data.Ang ratio sa styrene ngadto sa butyl acrylate mao ang 1:3 alang sa "gahi" (H) latex, 1:1 alang sa "normal" (N) ug 3:1 alang sa "humok" (S).Ang naunang mga numero sa latex code katumbas sa sulod sa Texanol.
Sa kadaghanan nga mga kaso, ang cell viability mikunhod uban sa pagdugang sa texanol nga konsentrasyon, apan walay mahinungdanon nga correlation alang sa bisan unsa sa mga strain (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0.127, P = 0.527).Sa fig.Gipakita sa 1b ang relasyon tali sa pagtubo sa cell ug temperatura sa pagbalhin sa baso (Tg).Adunay usa ka lig-on nga negatibo nga correlation tali sa texanol concentration ug Tg values (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).Gipakita sa datos nga ang labing maayo nga Tg alang sa pagtubo sa S. elongatus PCC 7942 anaa sa palibot sa 17 °C (Figure 1b), samtang ang S. elongatus CCAP 1479/1A mipabor sa Tg ubos sa 0 °C (Figure 1b).Lamang S. elongatus CCAP 1479/1A adunay usa ka lig-on nga negatibo nga correlation tali sa Tg ug toxicity data (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
Ang tanan nga mga latex adunay maayo nga adhesion affinity, ug walay usa kanila nga gipagawas labaw pa sa 1% sa mga selula human sa 72 h (Fig. 1c).Walay mahinungdanong kalainan tali sa mga latex sa duha ka mga strain sa S. elongatus (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara test, Latex*Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Ray test).– Pagsulay sa Hare, latex*texanol, DF=4, H=3.277, P=0.513).Samtang ang konsentrasyon sa Texanol nagdugang, daghang mga selula ang gipagawas (Figure 1c).itandi sa S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (Figure 1d).Dugang pa, walay istatistikal nga relasyon tali sa Tg ug cell adhesion sa duha ka mga strain (PCC 7942: DF = 25, r = 0.301, P = 0.127; CCAP 1479 / 1A: DF = 25, r = 0.287, P = 0.147).
Alang sa duha ka mga strain, ang "gahi" nga mga polimer sa latex dili epektibo.Sa kasukwahi, ang 4N ug 12N labing maayo nga nahimo batok sa S. elongatus PCC 7942, samtang ang 4S ug 12S labing maayo nga nahimo batok sa CCAP 1479/1A (Fig. 1e), bisan kung adunay klaro nga lugar alang sa dugang nga pag-optimize sa polymer matrix.Kini nga mga polymer gigamit sa semi-batch net CO2 uptake nga mga pagsulay.
Ang photophysiology gi-monitor sulod sa 7 ka adlaw gamit ang mga selula nga gisuspinde sa usa ka aqueous latex nga komposisyon.Sa kinatibuk-an, ang dayag nga photosynthesis rate (PS) ug ang maximum nga PSII quantum yield (Fv/Fm) mikunhod sa panahon, apan kini nga pagkunhod dili patas ug ang pipila ka PS datasets nagpakita sa usa ka biphasic nga tubag, nga nagsugyot sa usa ka partial nga tubag, bisan pa sa tinuod nga panahon nga pagkaayo mas mubo nga kalihokan sa PS (Fig. 2a ug 3b).Ang tubag sa biphasic Fv / Fm dili kaayo gipahayag (Mga numero 2b ug 3b).
(a) Dayag nga photosynthesis rate (PS) ug (b) maximum PSII quantum yield (Fv/Fm) sa Synechococcus elongatus PCC 7942 agig tubag sa latex formulations kumpara sa pagkontrol sa mga kultura sa suspension.Ang ratio sa styrene ngadto sa butyl acrylate mao ang 1:3 alang sa "gahi" (H) latex, 1:1 alang sa "normal" (N) ug 3:1 alang sa "humok" (S).Ang naunang mga numero sa latex code katumbas sa sulod sa Texanol.(nagpasabot ± standard deviation; n = 3).
(a) Dayag nga photosynthesis rate (PS) ug (b) maximum PSII quantum yield (Fv/Fm) sa Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A agig tubag sa latex formulations kumpara sa pagkontrol sa mga kultura sa suspension.Ang ratio sa styrene ngadto sa butyl acrylate mao ang 1:3 alang sa "gahi" (H) latex, 1:1 alang sa "normal" (N) ug 3:1 alang sa "humok" (S).Ang naunang mga numero sa latex code katumbas sa sulod sa Texanol.(nagpasabot ± standard deviation; n = 3).
Alang sa S. elongatus PCC 7942, ang komposisyon sa latex ug konsentrasyon sa Texanol wala makaapekto sa PS sa paglabay sa panahon (GLM, Latex * Texanol * Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), bisan pa ang komposisyon usa ka importante nga butang (GLM)., latex*time, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (Fig. 2a).Walay mahinungdanong epekto sa konsentrasyon sa Texanol sa paglabay sa panahon (GLM, Texanol*time, DF=14, F=1.63, P=0.078).Adunay mahinungdanong interaksyon nga nakaapekto sa Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).Ang interaksyon tali sa pormulasyon sa latex ug konsentrasyon sa Texanol adunay dakong epekto sa Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001).Ang matag parameter makaapektar usab sa Fv/Fm sa paglabay sa panahon (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 ug Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=< 0.001).Ang Latex 12H nagmintinar sa pinakaubos nga average nga PS ug Fv/Fm values (Fig. 2b), nga nagpakita nga kini nga polymer mas makahilo.
Ang PS sa S. elongatus CCAP 1479/1A dakog kalainan (GLM, latex * Texanol * time, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), nga adunay latex nga komposisyon kay sa Texanol concentration (GLM, Latex*time, DF =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*oras, DF=14, F=1.26, P=0.239).Ang "humok" nga mga polymer 0S ug 4S nagpabilin nga mas taas nga lebel sa performance sa PS kaysa sa mga suspensyon sa pagkontrol (Mann-Whitney U, 0S batok sa mga kontrol, W = 686.0, P = 0.044, 4S batok sa mga kontrol, W = 713, P = 0.01) ug nagpadayon sa usa ka gipauswag ang Fv./Fm (Fig. 3a) nagpakita sa mas episyente nga transportasyon sa Photosystem II.Para sa mga kantidad sa Fv/Fm sa CCAP 1479/1A nga mga selula, adunay dakong kalainan sa latex sa paglabay sa panahon (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (Figure 3b).).
Sa fig.Ang 4 nagpakita sa kasagaran nga PS ug Fv/Fm sulod sa 7 ka adlaw isip usa ka function sa pagtubo sa selula sa matag strain.Ang S. elongatus PCC 7942 walay klaro nga sumbanan (Fig. 4a ug b), bisan pa niana, ang CCAP 1479/1A nagpakita sa usa ka parabolic nga relasyon tali sa PS (Fig. 4c) ug Fv/Fm (Fig. 4d) nga mga bili isip Ang mga ratios sa styrene ug butyl acrylate motubo uban ang kausaban.
Ang relasyon tali sa pagtubo ug photophysiology sa Synechococcus longum sa mga pagpangandam sa latex.(a) Data sa toxicity nga giplano batok sa dayag nga photosynthetic rate (PS), (b) maximum PSII quantum yield (Fv/Fm) sa PCC 7942. c Data sa toxicity nga giplano batok sa PS ug d Fv/Fm CCAP 1479/1A.Ang ratio sa styrene ngadto sa butyl acrylate mao ang 1:3 alang sa "gahi" (H) latex, 1:1 alang sa "normal" (N) ug 3:1 alang sa "humok" (S).Ang naunang mga numero sa latex code katumbas sa sulod sa Texanol.(nagpasabot ± standard deviation; n = 3).
Ang biocomposite PCC 7942 adunay limitado nga epekto sa pagpadayon sa cell nga adunay hinungdanon nga pag-leaching sa cell sa una nga upat ka semana (Figure 5).Human sa inisyal nga hugna sa CO2 uptake, ang mga selula nga gitakda sa 12 N latex nagsugod sa pagpagawas sa CO2, ug kini nga sumbanan nagpadayon tali sa mga adlaw nga 4 ug 14 (Fig. 5b).Kini nga mga datos nahiuyon sa mga obserbasyon sa pagkawala sa kolor sa pigment.Ang net CO2 uptake nagsugod pag-usab gikan sa adlaw nga 18. Bisan pa sa pagpagawas sa selula (Fig. 5a), ang PCC 7942 12 N biocomposite nagtigom gihapon og mas daghang CO2 kay sa control suspension sulod sa 28 ka adlaw, bisan gamay (Mann-Whitney U-test, W = 2275.5; P = 0.066).Ang rate sa pagsuyup sa CO2 pinaagi sa latex 12 N ug 4 N mao ang 0.51 ± 0.34 ug 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 sa biomass d-1.Adunay usa ka mahinungdanon nga istatistikal nga kalainan tali sa pagtambal ug lebel sa oras (Chairer-Ray-Hare test, pagtambal: DF = 2, H = 70.62, P = <0.001 nga oras: DF = 13, H = 23.63, P = 0.034), apan kini dili.adunay usa ka mahinungdanon nga relasyon tali sa pagtambal ug oras (Chairer-Ray-Har test, oras * pagtambal: DF = 26, H = 8.70, P = 0.999).
Half-batch CO2 uptake tests sa Synechococcus elongatus PCC 7942 biocomposites gamit ang 4N ug 12N latex.(a) Ang mga hulagway nagpakita sa pagpagawas sa selula ug pagkausab sa kolor sa pigment, ingon man usab sa mga hulagway sa SEM sa biocomposite sa wala pa ug human sa pagsulay.Ang puti nga tuldok nga mga linya nagpakita sa mga dapit sa cell deposition sa biocomposite.(b) Cumulative net CO2 uptake sulod sa upat ka semana nga yugto.Ang "Normal" (N) nga latex adunay ratio sa styrene sa butyl acrylate nga 1:1.Ang naunang mga numero sa latex code katumbas sa sulod sa Texanol.(nagpasabot ± standard deviation; n = 3).
Ang pagpabilin sa cell labi nga gipauswag alang sa strain CCAP 1479 / 1A nga adunay 4S ug 12S, bisan kung ang pigment hinay nga nagbag-o sa kolor sa paglabay sa panahon (Fig. 6a).Ang Biocomposite CCAP 1479/1A mosuhop sa CO2 sulod sa tibuok 84 ka adlaw (12 ka semana) nga walay dugang nutritional supplements.Ang pagtuki sa SEM (Fig. 6a) nagpamatuod sa biswal nga obserbasyon sa gamay nga cell detachment.Sa sinugdan, ang mga selula giputos sa usa ka latex coating nga nagmintinar sa integridad niini bisan pa sa pagtubo sa selula.Ang CO2 uptake rate mas taas kay sa control group (Scheirer-Ray-Har test, treatment: DF=2; H=240.59; P=<0.001, time: DF=42; H=112; P=<0.001) ( Fig. 6b).Ang 12S biocomposite nakab-ot ang pinakataas nga CO2 uptake (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 biomass kada adlaw), samtang ang 4S latex mao ang 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 biomass kada adlaw, apan wala sila magkalahi kaayo (Mann-Whitney U .test, W = 1507.50; P = 0.07) ug walay mahinungdanong interaksyon tali sa pagtambal ug oras (Shirer-Rey-Hara test, oras * pagtambal: DF = 82; H = 10.37; P = 1.000).
Half lot CO2 uptake testing gamit ang Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biocomposites nga adunay 4N ug 12N latex.(a) Ang mga hulagway nagpakita sa pagpagawas sa selula ug pagkausab sa kolor sa pigment, ingon man usab sa mga hulagway sa SEM sa biocomposite sa wala pa ug human sa pagsulay.Ang puti nga tuldok nga mga linya nagpakita sa mga dapit sa cell deposition sa biocomposite.(b) Cumulative net CO2 uptake sulod sa dose ka semana nga yugto.Ang "humok" (S) nga latex adunay ratio nga styrene sa butyl acrylate nga 1:1.Ang naunang mga numero sa latex code katumbas sa sulod sa Texanol.(nagpasabot ± standard deviation; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har test, oras*pagtambal: DF=4, H=3.243, P=0.518) o biocomposite S. elongatus CCAP 1479/1A (duha-ANOVA, oras*pagtambal: DF=8 , F = 1.79, P = 0.119) (Fig. S4).Ang biocomposite PCC 7942 adunay pinakataas nga carbohydrate content sa semana 2 (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), samtang ang control suspension adunay pinakataas nga carbohydrate content sa semana 4 kung (kontrol = 59.6 ± 2.84% w/w).Ang kinatibuk-ang carbohydrate sulod sa CCAP 1479/1A biocomposite ikatandi sa control suspension gawas sa pagsugod sa pagsulay, uban sa pipila ka mga kausaban sa 12S latex sa semana 4. Ang pinakataas nga mga bili alang sa biocomposite mao ang 51.9 ± 9.6 wt% alang sa 4S ug 77.1 ± 17.0 wt% alang sa 12S.
Nagsugod kami aron ipakita ang mga posibilidad sa pagdesinyo alang sa pagpauswag sa integridad sa istruktura sa nipis nga latex polymer coatings ingon usa ka hinungdanon nga sangkap sa konsepto sa lichen mimic biocomposite nga wala gisakripisyo ang biocompatibility o pasundayag.Sa tinuud, kung mabuntog ang mga hagit sa istruktura nga may kalabotan sa pagtubo sa cell, gipaabut namon ang hinungdanon nga mga pag-uswag sa pasundayag sa among mga eksperimento nga biocomposites, nga ikatandi na sa ubang mga cyanobacteria ug microalgae carbon capture system.
Ang mga coating kinahanglan dili makahilo, lig-on, pagsuporta sa dugay nga pagdikit sa cell, ug kinahanglan nga porous aron mapauswag ang episyente nga pagbalhin sa masa sa CO2 ug pag-degas sa O2.Ang latex-type nga acrylic polymers dali ra maandam ug kaylap nga gigamit sa mga industriya sa pintal, panapton, ug patapot30.Gihiusa namon ang cyanobacteria nga adunay usa ka water-based nga acrylic latex polymer emulsion nga polymerized nga adunay piho nga ratio sa mga partikulo sa styrene / butyl acrylate ug lainlaing mga konsentrasyon sa Texanol.Ang styrene ug butyl acrylate gipili aron makontrol ang pisikal nga mga kabtangan, labi na ang elasticity ug coalescence efficiency sa coating (kritikal alang sa usa ka lig-on ug taas nga adhesive coating), nga nagtugot sa synthesis sa "gahi" ug "humok" nga mga aggregate sa partikulo.Ang datos sa toxicity nagsugyot nga ang "gahi" nga latex nga adunay taas nga sulud sa styrene dili maayo sa pagkaluwas sa cyanobacteria.Dili sama sa butyl acrylate, ang styrene giisip nga makahilo sa algae32,33.Ang cyanobacteria strains lahi kaayog reaksyon sa latex, ug ang labing taas nga glass transition temperature (Tg) gitino para sa S. elongatus PCC 7942, samtang ang S. elongatus CCAP 1479/1A nagpakita ug negatibong linear nga relasyon sa Tg.
Ang temperatura sa pagpauga makaapekto sa abilidad sa pagporma sa usa ka padayon nga uniporme nga latex film.Kung ang temperatura sa pagpauga ubos sa Minimum Film Forming Temperature (MFFT), ang mga partikulo sa polymer latex dili hingpit nga maghiusa, nga moresulta sa pagkapilit lamang sa interface sa partikulo.Ang resulta nga mga pelikula adunay dili maayo nga pagkapilit ug mekanikal nga kalig-on ug mahimo pa nga anaa sa porma nga powder29.Ang MFFT suod nga may kalabotan sa Tg, nga mahimong kontrolado sa komposisyon sa monomer ug pagdugang sa mga coalescent sama sa Texanol.Gitino sa Tg ang daghan sa mga pisikal nga kabtangan sa resulta nga coating, nga mahimong anaa sa rubbery o glassy state34.Sumala sa Flory-Fox equation35, ang Tg nagdepende sa matang sa monomer ug sa relatibong porsyento nga komposisyon.Ang pagdugang sa coalescent makapaubos sa MFFT pinaagi sa intermittent suppression sa Tg sa latex particles, nga nagtugot sa film formation sa mas ubos nga temperatura, apan nagporma gihapon og gahi ug lig-on nga coating tungod kay ang coalescent hinayhinay nga moalisngaw sa paglabay sa panahon o nakuha na 36 .
Ang pagdugang sa konsentrasyon sa Texanol nagpasiugda sa pagporma sa pelikula pinaagi sa pagpahumok sa mga partikulo sa polimer (pagminus sa Tg) tungod sa pagsuyup sa mga partikulo sa panahon sa pagpauga, sa ingon nagdugang ang kalig-on sa cohesive film ug cell adhesion.Tungod kay ang biocomposite gipauga sa ambient temperature (~18–20°C), ang Tg (30 to 55°C) sa “gahi” nga latex mas taas kay sa temperatura sa pagpauga, nga nagpasabot nga ang particle coalescence mahimong dili maayo, nga moresulta sa Ang mga pelikula nga B nga nagpabilin nga vitreous, dili maayo nga mekanikal ug adhesive nga mga kabtangan, limitado nga pagkamaunat ug diffusivity30 sa katapusan nagdala sa labi nga pagkawala sa cell.Ang pagporma sa pelikula gikan sa "normal" ug "humok" nga mga polimer mahitabo sa o ubos sa Tg sa polymer film, ug ang pagporma sa pelikula gipaayo pinaagi sa gipaayo nga coalescence, nga miresulta sa padayon nga polymer films nga adunay mas maayo nga mekanikal, cohesive, ug adhesive nga mga kabtangan.Ang resulta nga salida magpabiling rubbery atol sa CO2 capture experiments tungod sa Tg niini nga duol sa (“normal” blend: 12 to 20 ºC) o mas ubos (“soft” blend: -21 to -13 °C) ngadto sa ambient temperature 30 .Ang “gahi” nga latex (3.4 ngadto sa 2.9 kgf mm–1) tulo ka pilo nga mas gahi kay sa “normal” nga latex (1.0 ngadto sa 0.9 kgf mm–1).Ang katig-a sa "humok" nga mga latex dili masukod pinaagi sa microhardness tungod sa ilang sobra nga rubberiness ug stickiness sa room temperature.Ang surface charge mahimo usab nga makaapekto sa adhesion affinity, apan dugang nga datos ang gikinahanglan aron makahatag og makahuluganon nga impormasyon.Bisan pa, ang tanan nga mga latex epektibo nga nagtipig sa mga selula, nga nagpagawas sa wala’y 1%.
Ang pagka-produktibo sa photosynthesis mikunhod sa paglabay sa panahon.Ang pagkaladlad sa polystyrene mosangpot sa pagkaguba sa lamad ug oxidative stress38,39,40,41.Ang mga kantidad sa Fv/Fm sa S. elongatus CCAP 1479/1A nga na-expose sa 0S ug 4S halos doble kataas kon itandi sa suspension control, nga uyon sa CO2 uptake rate sa 4S biocomposite, ingon man sa ubos nga mean PS values.mga mithi.Ang mas taas nga mga kantidad sa Fv/Fm nagpakita nga ang pagdala sa elektron ngadto sa PSII mahimong maghatod ug dugang photons42, nga mahimong moresulta sa mas taas nga CO2 fixation rates.Bisan pa, kinahanglan nga matikdan nga ang datos sa photophysiological nakuha gikan sa mga selyula nga gisuspinde sa mga solusyon sa tubig nga latex ug dili kinahanglan nga direkta nga ikatandi sa mga hamtong nga biocomposite.
Kung ang latex makamugna og babag sa kahayag ug/o gas exchange nga moresulta sa kahayag ug CO2 restriction, kini mahimong hinungdan sa cellular stress ug makapakunhod sa performance, ug kung kini makaapekto sa O2 release, photorespiration39.Ang kahayag nga transmission sa naayo nga mga coatings gisusi: "gahi" nga latex nagpakita sa usa ka gamay nga pagkunhod sa kahayag transmission sa taliwala sa 440 ug 480 nm (gipauswag sa bahin pinaagi sa pagdugang sa konsentrasyon sa Texanol tungod sa maayo nga film coalescence), samtang "humok" ug "regular. ” Ang latex nagpakita og gamay nga pagkunhod sa light transmission.nagpakita nga walay mamatikdan nga pagkawala sa pagkawala.Ang mga assay, ingon man ang tanan nga mga paglumlum, gihimo sa ubos nga intensity sa kahayag (30.5 µmol m-2 s-1), busa ang bisan unsang photosynthetically active radiation tungod sa polymer matrix mabayran ug mahimong mapuslanon sa pagpugong sa photoinhibition.sa makadaot nga kahayag intensities.
Ang Biocomposite CCAP 1479/1A naglihok sulod sa 84 ka adlaw sa pagsulay, nga walay nutrient turnover o dakong pagkawala sa biomass, nga maoy usa ka mahinungdanong tumong sa pagtuon.Ang depigmentation sa selula mahimong may kalabotan sa proseso sa chlorosis agig tubag sa kagutom sa nitroheno aron makab-ot ang dugay nga pagkaluwas (estado sa pagpahulay), nga mahimong makatabang sa mga selyula nga magpadayon sa pagtubo pagkahuman makab-ot ang igo nga pagtipon sa nitrogen.Gikumpirma sa mga imahe sa SEM nga ang mga selyula nagpabilin sa sulod sa coating bisan pa sa cell division, nga nagpakita sa pagkamaunat sa "humok" nga latex ug sa ingon nagpakita usa ka tin-aw nga bentaha sa bersyon sa eksperimento.Ang "humok" nga latex adunay mga 70% nga butyl acrylate (sa gibug-aton), nga labi ka taas kaysa gipahayag nga konsentrasyon alang sa usa ka flexible coating pagkahuman sa pagpauga44.
Ang net uptake sa CO2 mas taas kay sa control suspension (14-20 ug 3-8 ka beses nga mas taas alang sa S. elongatus CCAP 1479/1A ug PCC 7942, matag usa).Kaniadto, gigamit namo ang CO2 mass transfer model aron ipakita nga ang nag-unang drayber sa taas nga CO2 uptake mao ang usa ka hait nga CO2 concentration gradient sa ibabaw sa biocomposite31 ug nga ang biocomposite performance mahimong limitado pinaagi sa pagsukol sa mass transfer.Kini nga problema mahimong mabuntog pinaagi sa paglakip sa non-toxic, non-film-forming ingredients ngadto sa latex aron madugangan ang porosity ug permeability sa coating26, apan ang cell retention mahimong makompromiso tungod kay kini nga estratehiya dili malikayan nga moresulta sa usa ka mahuyang nga pelikula20.Ang kemikal nga komposisyon mahimong mausab sa panahon sa polymerization aron sa pagdugang sa porosity, nga mao ang labing maayo nga kapilian, ilabi na sa mga termino sa industriyal nga produksyon ug scalability45.
Ang paghimo sa bag-ong biocomposite kumpara sa bag-o nga mga pagtuon gamit ang biocomposites gikan sa microalgae ug cyanobacteria nagpakita sa mga bentaha sa pag-adjust sa cell loading rate (Table 1)21,46 ug uban ang mas taas nga mga oras sa pag-analisar (84 nga mga adlaw batok sa 15 nga mga oras46 ug 3 nga mga semana21).
Ang volumetric nga sulod sa carbohydrates sa mga selula maayo nga itandi sa ubang mga pagtuon47,48,49,50 gamit ang cyanobacteria ug gigamit isip usa ka potensyal nga sukdanan alang sa pagdakop sa carbon ug paggamit / pagbawi nga mga aplikasyon, sama sa alang sa BECCS fermentation nga mga proseso49,51 o alang sa produksyon sa biodegradable. bioplastik52 .Isip kabahin sa katarungan alang niini nga pagtuon, atong gihuna-huna nga ang pagpatubo sa kalasangan, bisan gikonsiderar sa BECCS negatibong emisyon nga konsepto, dili usa ka panacea alang sa pagbag-o sa klima ug nagkonsumo sa usa ka makapaalarma nga bahin sa yuta sa kalibutan6.Isip usa ka eksperimento sa hunahuna, gibanabana nga tali sa 640 ug 950 GtCO2 kinahanglan nga tangtangon gikan sa atmospera sa 2100 aron limitahan ang global nga pagtaas sa temperatura sa 1.5°C53 (mga 8 hangtod 12 GtCO2 matag tuig).Ang pagkab-ot niini sa usa ka mas maayo nga performing biocomposite (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 biomass kada tuig-1) magkinahanglan og pagpalapad sa gidaghanon gikan sa 5.5 × 1010 ngadto sa 8.2 × 1010 m3 (nga adunay susama nga photosynthetic efficiency), nga adunay gikan sa 196 ngadto sa 2.92 bilyon nga litro sa polimer.Sa pag-ingon nga ang 1 m3 sa biocomposites nag-okupar sa 1 m2 nga luna sa yuta, ang luna nga gikinahanglan sa pagsuyop sa target nga tinuig nga kinatibuk-ang CO2 mahimong tali sa 5.5 ug 8.17 ka milyon nga ektarya, nga katumbas sa 0.18-0.27% nga angay alang sa kinabuhi sa mga yuta sa yuta. tropiko, ug pagkunhod sa luna sa yuta.panginahanglan alang sa BECCS sa 98-99%.Kinahanglan nga matikdan nga ang theoretical capture ratio gibase sa pagsuyup sa CO2 nga natala sa ubos nga kahayag.Sa diha nga ang biocomposite ma-expose sa mas grabe nga natural nga kahayag, ang rate sa CO2 uptake nagdugang, dugang nga pagkunhod sa mga kinahanglanon sa yuta ug pag-tipping sa mga timbangan ngadto sa biocomposite nga konsepto.Bisan pa, ang pagpatuman kinahanglan nga naa sa ekwador alang sa kanunay nga backlight intensity ug gidugayon.
Ang global nga epekto sa pag-abono sa CO2, ie ang pagtaas sa produktibidad sa mga tanom tungod sa pagsaka sa CO2, mikunhod sa kadaghanan sa mga luna sa yuta, lagmit tungod sa mga pagbag-o sa mahinungdanong sustansya sa yuta (N ug P) ug mga kahinguhaan sa tubig7.Kini nagpasabot nga ang terrestrial photosynthesis mahimong dili mosangpot sa pagtaas sa CO2 uptake, bisan pa sa taas nga CO2 concentrations sa hangin.Niini nga konteksto, ang mga estratehiya sa pagpaminus sa pagbag-o sa klima nga nakabase sa yuta sama sa BECCS dili kaayo molampos.Kung kini nga global nga panghitabo mapamatud-an, ang among lichen-inspired biocomposite mahimong usa ka hinungdanon nga kabtangan, nga magbag-o sa usa ka celled aquatic photosynthetic microbes nga mahimong "mga ahente sa yuta."Kadaghanan sa mga tanum sa terrestrial nag-ayo sa CO2 pinaagi sa C3 photosynthesis, samtang ang mga tanum nga C4 mas paborable sa mas init, uga nga mga puy-anan ug mas episyente sa mas taas nga CO254 nga partial pressure.Nagtanyag ang Cyanobacteria og alternatibo nga makabawi sa makapakurat nga mga panagna sa pagkunhod sa pagkaladlad sa carbon dioxide sa mga tanum nga C3.Ang cyanobacteria nakabuntog sa mga limitasyon sa photorespiratory pinaagi sa pagpalambo sa usa ka episyente nga mekanismo sa pagpalambo sa carbon diin ang mas taas nga partial pressure sa CO2 gipresentar ug gimentinar sa ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) sulod sa carboxysomes sa palibot.Kung ang produksiyon sa cyanobacterial biocomposites mahimong madugangan, mahimo kini nga hinungdanon nga hinagiban alang sa katawhan sa pakigbatok sa pagbag-o sa klima.
Ang mga biocomposite (lichen mimics) nagtanyag ug tin-aw nga mga bentaha kon itandi sa naandan nga microalgae ug cyanobacteria suspension cultures, paghatag ug mas taas nga CO2 uptake rate, pagpamenos sa mga risgo sa polusyon, ug pagsaad sa competitive CO2 nga paglikay.Ang mga gasto dako kaayog pamenos sa paggamit sa yuta, tubig ug sustansya56.Kini nga pagtuon nagpakita sa posibilidad sa pagpalambo ug paghimo sa usa ka high-performance biocompatible latex nga, sa diha nga inubanan sa usa ka loofah espongha isip usa ka kandidato substrate, makahatag episyente ug epektibo nga CO2 uptake sulod sa mga bulan sa operasyon samtang ang pagkawala sa cell sa usa ka minimum.Ang mga biocomposite sa teoriya makadakop ug gibana-bana nga 570 t CO2 t-1 nga biomass kada tuig ug mahimong mas importante kay sa BECCS nga mga estratehiya sa pagpatubo sa kalasangan sa atong pagtubag sa kausaban sa klima.Uban sa dugang nga pag-optimize sa komposisyon sa polymer, pagsulay sa mas taas nga intensity sa kahayag, ug inubanan sa detalyado nga metabolic engineering, ang orihinal nga biogeoeengineer sa kinaiyahan mahimo na usab nga makaluwas.
Ang acrylic latex polymers giandam gamit ang usa ka sinagol nga styrene monomers, butyl acrylate ug acrylic acid, ug ang pH gi-adjust ngadto sa 7 nga adunay 0.1 M sodium hydroxide (table 2).Styrene ug butyl acrylate naglangkob sa kadaghanan sa mga polymer chain, samtang ang acrylic acid makatabang sa pagpabilin sa mga partikulo sa latex sa pagsuspinde57.Ang structural nga mga kabtangan sa latex gitino pinaagi sa glass transition temperature (Tg), nga kontrolado pinaagi sa pagbag-o sa ratio sa styrene ug butyl acrylate, nga naghatag og "gahi" ug "humok" nga mga kabtangan, sa tinagsa58.Ang usa ka tipikal nga acrylic latex polymer mao ang 50:50 styrene:butyl acrylate 30, mao nga sa kini nga pagtuon nga latex nga adunay kini nga ratio gitawag nga "normal" nga latex, ug ang latex nga adunay mas taas nga sulud sa styrene gitawag nga usa ka latex nga adunay ubos nga sulud sa styrene. .gitawag nga "humok" nga "gahi".
Ang nag-unang emulsion giandam gamit ang distilled water (174 g), sodium bicarbonate (0.5 g) ug Rhodapex Ab/20 surfactant (30.92 g) (Solway) aron ma-stabilize ang 30 monomer droplets.Gamit ang usa ka glass syringe (Science Glass Engineering) nga adunay syringe pump, usa ka secondary aliquot nga adunay sulod nga styrene, butyl acrylate ug acrylic acid nga gilista sa Table 2 gidugang dropwise sa gikusgon nga 100 ml h-1 ngadto sa primary emulsion sulod sa 4 ka oras (Cole -Palmer, Mount Vernon, Illinois).Pag-andam ug solusyon sa polymerization initiator 59 gamit ang dHO ug ammonium persulfate (100 ml, 3% w/w).
Pagpalihok sa solusyon nga adunay dHO (206 g), sodium bicarbonate (1 g) ug Rhodapex Ab/20 (4.42 g) gamit ang overhead stirrer (Heidolph Hei-TORQUE value 100) nga adunay stainless steel propeller ug init ngadto sa 82°C sa usa ka water jacketed vessel sa usa ka VWR Scientific 1137P heated water bath.Usa ka pagkunhod sa gibug-aton nga solusyon sa monomer (28.21 g) ug initiator (20.60 g) gidugang dropwise ngadto sa jacketed sudlanan ug gikutaw alang sa 20 minutos.Kusog nga isagol ang nahabilin nga mga solusyon sa monomer (150 ml h-1) ug initiator (27 ml h-1) aron mapadayon ang pagsuspinde sa mga partikulo hangtod idugang kini sa dyaket sa tubig sa 5 ka oras gamit ang 10 ml nga mga syringe ug 100 ml matag usa sa usa ka sudlanan .nakompleto sa usa ka syringe pump.Ang katulin sa slurry nadugangan tungod sa pagtaas sa gidaghanon sa slurry aron masiguro ang pagpadayon sa slurry.Human idugang ang initiator ug ang emulsion, ang temperatura sa reaksyon gipataas ngadto sa 85 ° C, gipalihok pag-ayo sa 450 rpm sulod sa 30 minutos, dayon gipabugnaw ngadto sa 65 ° C.Human sa pagpabugnaw, duha ka displacement solutions ang gidugang sa latex: tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) (70% sa tubig) (5 g, 14% sa timbang) ug isoascorbic acid (5 g, 10% sa gibug-aton)..Idugang ang t-BHP drop by drop ug biyai sulod sa 20 minutos.Ang erythorbic acid dayon gidugang sa gikusgon nga 4 ml/h gikan sa 10 ml nga syringe gamit ang syringe pump.Ang latex nga solusyon dayon gipabugnaw sa temperatura sa kwarto ug gi-adjust sa pH 7 nga adunay 0.1M sodium hydroxide.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - ubos nga toxicity biodegradable coalescent alang sa latex paints 37,60 - gidugang sa usa ka syringe ug pump sa tulo ka mga volume (0, 4, 12% v / v) isip coalescing agent alang sa latex mixture aron mapadali ang pagporma sa pelikula atol sa pagpauga37.Ang porsyento sa latex solids gitino pinaagi sa pagbutang sa 100 µl sa matag polymer sa pre-weighed aluminum foil caps ug pagpauga sa oven sa 100°C sulod sa 24 oras.
Para sa light transmission, ang matag latex mixture gipadapat sa mikroskopyo nga slide gamit ang stainless steel drop cube nga gi-calibrate para makagama ug 100 µm films ug gipauga sa 20°C sulod sa 48 ka oras.Ang transmission sa kahayag (naka-focus sa photosynthetically active radiation, λ 400-700 nm) gisukod sa ILT950 SpectriLight spectroradiometer nga adunay sensor sa gilay-on nga 35 cm gikan sa 30 W fluorescent lamp (Sylvania Luxline Plus, n = 6) - diin ang kahayag Ang gigikanan mao ang cyanobacteria ug mga organismo Gipreserbar ang mga komposit nga materyales.SpectrILight III software version 3.5 gigamit sa pagrekord sa kahayag ug transmission sa λ 400-700 nm61 range.Ang tanan nga mga sampol gibutang sa ibabaw sa sensor, ug ang wala’y sapaw nga mga slide sa bildo gigamit ingon mga kontrol.
Ang mga sample sa latex gidugang sa usa ka silicone baking dish ug gitugotan nga mamala sulod sa 24 ka oras sa dili pa sulayan ang katig-a.Ibutang ang uga nga latex sample sa usa ka steel cap ubos sa x10 microscope.Human sa pag-focus, ang mga sample gisusi sa usa ka Buehler Micromet II microhardness tester.Ang sample gipailalom sa usa ka puwersa nga 100 ngadto sa 200 gramos ug ang oras sa pagkarga gitakda sa 7 segundos aron makamugna og diamond dent sa sample.Ang pag-imprinta gisusi gamit ang Bruker Alicona × 10 mikroskopyo nga tumong nga adunay dugang nga porma sa pagsukod sa software.Ang Vickers hardness formula (Equation 1) gigamit sa pagkalkulo sa katig-a sa matag latex, diin ang HV mao ang numero sa Vickers, F ang gigamit nga puwersa, ug ang d mao ang aberids sa mga indent diagonal nga kalkulado gikan sa gitas-on ug gilapdon sa latex.indent nga bili.Ang "humok" nga latex dili masukod tungod sa pagkapilit ug pag-inat sa panahon sa pagsulay sa indentation.
Aron mahibal-an ang temperatura sa transisyon sa baso (Tg) sa komposisyon sa latex, ang mga sample sa polimer gibutang sa silica gel dishes, gipauga sulod sa 24 ka oras, gitimbang sa 0.005 g, ug gibutang sa sample dishes.Ang pinggan gitakpan ug gibutang sa usa ka differential scanning colorimeter (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, Pyris data analysis software)62.Ang pamaagi sa pag-agos sa kainit gigamit aron ibutang ang mga reference cup ug sample cups sa parehas nga hurnohan nga adunay built-in nga probe sa temperatura aron masukod ang temperatura.Usa ka total nga duha ka rampa ang gigamit sa paghimo sa usa ka makanunayon nga kurba.Ang sampol nga pamaagi balik-balik nga gipataas gikan sa -20°C ngadto sa 180°C sa gikusgon nga 20°C kada minuto.Ang matag pagsugod ug katapusan nga punto gitipigan sulod sa 1 ka minuto aron i-account ang temperatura nga lag.
Aron masusi ang katakus sa biocomposite sa pagsuhop sa CO2, ang mga sample giandam ug gisulayan sa parehas nga paagi sama sa among miaging pagtuon31.Ang gipauga ug na-autoclaved nga washcloth giputol sa mga gilis nga gibana-bana nga 1 × 1 × 5 cm ug gitimbang.Ibutang ang 600 µl sa duha ka labing epektibo nga biocoatings sa matag cyanobacteria strain sa usa ka tumoy sa matag loofah strip, nga naglangkob sa gibana-bana nga 1 × 1 × 3 cm, ug uga sa ngitngit sa 20°C sulod sa 24 oras.Tungod sa macroporous nga istruktura sa loofah, ang pipila sa pormula nausik, mao nga ang pagkaayo sa pagkarga sa cell dili 100%.Aron mabuntog kini nga problema, ang gibug-aton sa uga nga pag-andam sa loofah gitino ug gi-normalize sa pakisayran nga uga nga pagpangandam.Ang mga kontrol sa abiotic nga gilangkuban sa loofah, latex, ug sterile nutrient medium giandam sa parehas nga paagi.
Aron mahimo ang usa ka tunga nga batch nga pagsulay sa pagsuyup sa CO2, ibutang ang biocomposite (n = 3) sa usa ka 50 ml nga tubo nga baso aron ang usa ka tumoy sa biocomposite (nga wala ang biocoating) makontak sa 5 ml nga medium sa pagtubo, nga gitugotan ang nutrient sa madala pinaagi sa capillary aksyon..Ang botelya gitakpan sa usa ka butyl rubber cork nga adunay diyametro nga 20 mm ug gi-crimped sa usa ka silvery aluminum cap.Kung ma-sealed na, i-inject ang 45 ml nga 5% CO2/hangin gamit ang sterile needle nga gitaod sa gas-tight syringe.Ang cell density sa control suspension (n = 3) katumbas sa cell load sa biocomposite sa nutrient medium.Ang mga pagsulay gihimo sa 18 ± 2 °C nga adunay photoperiod nga 16:8 ug usa ka photoperiod nga 30.5 µmol m-2 s-1.Ang wanang sa ulo gikuha matag duha ka adlaw gamit ang gas-tight syringe ug gi-analisa gamit ang CO2 meter nga adunay infrared nga pagsuyup GEOTech G100 aron mahibal-an ang porsyento sa CO2 nga masuhop.Idugang ang parehas nga gidaghanon sa CO2 gas mixture.
Ang % CO2 Fix kay kalkulado sama sa mosunod: % CO2 Fix = 5% (v/v) – isulat ang %CO2 (equation 2) diin P = pressure, V = volume, T = temperature, ug R = ideal gas constant.
Gi-report nga CO2 uptake rates alang sa pagkontrol sa mga suspensyon sa cyanobacteria ug biocomposites gi-normalize sa non-biological nga mga kontrol.Ang functional unit sa g biomass mao ang gidaghanon sa uga nga biomass nga dili mapalihok sa washcloth.Gitino kini pinaagi sa pagtimbang sa mga sample sa loofah sa wala pa ug pagkahuman sa pag-ayo sa cell.Pag-account sa cell load mass (biomass equivalent) pinaagi sa tagsa-tagsa nga pagtimbang sa mga preparasyon sa wala pa ug human sa pagpauga ug pinaagi sa pagkuwenta sa densidad sa cell preparation (equation 3).Ang mga pagpangandam sa cell gituohan nga homogenous sa panahon sa pag-ayo.
Minitab 18 ug Microsoft Excel uban sa RealStatistics add-in gigamit alang sa statistical analysis.Ang normalidad gisulayan gamit ang Anderson-Darling nga pagsulay, ug ang pagkaparehas sa mga kalainan gisulayan gamit ang Levene test.Ang mga datos nga nakatagbaw niini nga mga pangagpas gisusi gamit ang two-way analysis of variance (ANOVA) uban ang Tukey's test isip post hoc analysis.Ang duha ka paagi nga datos nga wala makatagbo sa mga pangagpas sa normalidad ug patas nga kalainan gisusi gamit ang Shirer-Ray-Hara nga pagsulay ug dayon ang Mann-Whitney U-test aron mahibal-an ang kahulogan tali sa mga pagtambal.Ang generalized linear mixed (GLM) nga mga modelo gigamit alang sa dili normal nga datos nga adunay tulo ka mga hinungdan, diin ang datos giusab gamit ang Johnson transform63.Ang mga moment correlations sa mga produkto sa Pearson gihimo aron sa pagtimbang-timbang sa relasyon tali sa konsentrasyon sa Texanol, temperatura sa transisyon sa baso, ug latex toxicity ug adhesion data.
Oras sa pag-post: Ene-05-2023