Misaotra anao nitsidika ny Nature.com.Mampiasa kinova mpitety tranonkala manana fanohanana CSS voafetra ianao.Mba hahazoana traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na esory ny Compatibility Mode amin'ny Internet Explorer).Ho fanampin'izany, mba hiantohana ny fanohanana mitohy, dia asehoy ny tranokala tsy misy fomba sy JavaScript.
Mampiseho carousel misy sary telo indray mandeha.Ampiasao ny bokotra teo aloha sy manaraka mba hivezivezena amin'ny slides telo amin'ny fotoana iray, na ampiasao ny bokotra slider amin'ny farany mba hivezivezena amin'ny slides telo isaky ny mandeha.
Ilaina ny fisamborana sy fitehirizana karbôna mba hanatratrarana ny tanjon'ny Fifanarahana Paris.Ny photosynthesis dia teknôlôjian'ny zavaboary mba hakana karbaona.Namorona aingam-panahy avy amin'ny lichens izahay, namolavola biocomposite photosynthetic cyanobacteria 3D (izany hoe mimicking lichen) tamin'ny fampiasana polymer latex acrylic natao tamin'ny sponjy loofah.Ny tahan'ny fandraisana CO2 amin'ny biocomposite dia 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 amin'ny biomass d-1.Ny taham-pitrandrahana dia mifototra amin'ny biomass maina amin'ny fiandohan'ny andrana ary ahitana ny CO2 ampiasaina amin'ny fambolena biomass vaovao ary koa ny CO2 voarakitra ao amin'ny fitambarana fitahirizana toy ny gliosida.Ireo taham-pitrandrahana ireo dia avo 14-20 heny noho ny fepetra fanaraha-maso slurry ary azo ampitomboina mba hahazoana 570 t CO2 t-1 biomass isan-taona-1, mitovy amin'ny 5.5-8.17 × 106 hektara amin'ny fampiasana tany, manala 8-12 GtCO2. CO2 isan-taona.Mifanohitra amin'izany kosa, 0,4–1,2 × 109 ha ny bioenergy ala miaraka amin'ny fisamborana sy fitehirizana karbaona.Ny biocomposite dia nijanona niasa nandritra ny herinandro 12 tsy misy otrikaina na rano fanampiny, ary avy eo dia tapaka ny fanandramana.Ao anatin'ny fijoroan'ny olombelona amin'ny lafiny ara-teknolojia hiadiana amin'ny fiovaovan'ny toetr'andro, ny biocomposite cyanobacterial novolavolaina sy nohatsaraina dia manana ny mety hisian'ny fametrahana maharitra sy azo esorina mba hampitomboana ny fanesorana CO2 ary hampihena ny fatiantoka ny rano, ny otrikaina ary ny tany.
Ny fiovan'ny toetr'andro dia tena loza mitatao ho an'ny fahasamihafan'ny zavamananaina maneran-tany, ny fahamarinan-toeran'ny tontolo iainana ary ny olona.Mba hanalefahana ny voka-dratsiny dia ilaina ny fandaharana decarburization voarindra sy lehibe, ary mazava ho azy, ilaina ny endrika fanesorana mivantana ny entona mandatsa-dranomaso amin'ny atmosfera.Na dia eo aza ny decarbonization tsara amin'ny famokarana herinaratra2,3, dia tsy misy vahaolana ara-teknolojia maharitra amin'izao fotoana izao hampihenana ny gazy karbonika (CO2)4 amin'ny atmosfera, na dia mandroso aza ny fisamborana entona entona5.Raha tokony ho vahaolana ara-teknika azo ekena sy azo ampiharina, dia tokony hitodika any amin'ny injeniera voajanahary ny olona mba hahazoana karbônina - zavamananaina photosynthetic (zavamananaina phototrophic).Ny photosynthesis dia teknôlôjia fanangonana karbônina an'ny zavaboary, saingy ny fahafahany mamadika ny fananan'ny karbônina antropogenika amin'ny maridrefy fotoana manan-danja dia mampiahiahy, tsy mahomby ny enzymes, ary mampiahiahy ny fahafahany miparitaka amin'ny mizana mety.Ny fomba iray mety ho an'ny phototrophy dia ny fambolen-kazo, izay manapaka hazo ho an'ny bioenergy miaraka amin'ny fisamborana sy fitehirizana karbônina (BECCS) ho teknolojia famoahana ratsy izay afaka manampy amin'ny fampihenana ny entona CO21.Na izany aza, mba hahatratrarana ny tanjona mari-pana ao amin'ny fifanarahana Paris 1,5°C amin'ny fampiasana ny BECCS ho fomba lehibe dia mitaky 0,4 hatramin'ny 1,2 × 109 ha, mitovy amin'ny 25-75% amin'ny tany azo volena maneran-tany ankehitriny6.Fanampin'izany, ny tsy fahazoana antoka mifandray amin'ny fiantraikan'ny zezika CO2 maneran-tany dia mampametra-panontaniana ny mety ho fahombiazan'ny fambolena ala amin'ny ankapobeny7.Raha te hahatratra ny tanjona mari-pana napetraky ny Fifanarahana Paris isika, dia tsy maintsy esorina amin'ny atmosfera ny 100 segondra amin'ny GtCO2 amin'ny entona mandatsa-dranomaso (GGR).Ny Departemantan'ny Fikarohana sy ny Fanavaozana any Angletera vao haingana no nanambara famatsiam-bola ho an'ny tetikasa GGR8 dimy anisan'izany ny fitantanana ny tanimbary, fanatsarana ny toetr'andro amin'ny vato, ny fambolen-kazo, ny biochar ary ny voly isan-taona mba hamelomana ny fizotran'ny BECCS.Ny fandaniana amin'ny fanesorana mihoatra ny 130 MtCO2 amin'ny atmosfera isan-taona dia 10-100 US$/tCO2, 0.2-8.1 MtCO2 isan-taona ho an'ny famerenana amin'ny laoniny ny tanimbary, 52-480 US$/tCO2 ary 12-27 MtCO2 isan-taona ho an'ny toetr'andro ny vato. , 0.4-30 USD/taona.tCO2, 3,6 MtCO2/taona, fitomboana 1% amin'ny velaran'ala, 0,4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/taona, biochar, 140-270 US$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 isan-taona ho an'ny voly maharitra mampiasa BECCS9.
Ny fitambaran'ireo fomba fiasa ireo dia mety hahatratra ny tanjona 130 Mt CO2 isan-taona, saingy ny vidin'ny toetr'andro amin'ny vatolampy sy ny BECCS dia lafo, ary ny biochar, na dia tsy misy ifandraisany amin'ny fampiasana ny tany aza, dia mitaky famatsiana ho an'ny fizotran'ny famokarana biochar.manolotra ity fivoarana sy isa ity mba hametrahana teknolojia GGR hafa.
Aza mitady vahaolana eny an-tanety, fa mitadiava rano, indrindra fa ny fototrofo misy sela tokana toy ny microalgae sy cyanobacteria10.Ny ahidrano (anisan'izany ny cyanobacteria) dia misambotra manodidina ny 50% amin'ny gazy karbonika eran'izao tontolo izao, na dia 1% monja amin'ny biomassa eran'izao tontolo izao aza izy ireo.Cyanobacteria dia biogeoeengineers tany am-boalohany, mametraka ny fototry ny metabolisma taovam-pisefoana sy ny fivoaran'ny fiainana multicellular amin'ny alàlan'ny photosynthesis oksizenina12.Ny hevitra momba ny fampiasana cyanobacteria hisambotra karbaona dia tsy vaovao, fa ny fomba vaovao amin'ny fametrahana ara-batana dia manokatra faravodilanitra vaovao ho an'ireo zavamananaina tranainy ireo.
Ny dobo misokatra sy ny photobioreactors dia fananana mahazatra rehefa mampiasa microalgae sy cyanobacteria ho an'ny tanjona indostrialy.Ireo rafitra kolontsaina ireo dia mampiasa kolontsaina fampiatoana izay ahafahan'ny sela mitsingevana malalaka amin'ny fitaovana fitomboana14;na izany aza, ny dobo sy ny photobioreactors dia manana fatiantoka maro toy ny tsy fahampian'ny famindrana faobe CO2, ny fampiasana mafy ny tany sy ny rano, ny mety hisian'ny biofouling, ary ny fandaniana avo lenta amin'ny fanorenana sy ny fandidiana15,16.Ny bioréactors biofilm izay tsy mampiasa kolontsaina fampiatoana dia ara-toekarena kokoa amin'ny resaka rano sy habaka, saingy atahorana ho voan'ny fahatapahan-jiro, mora simba amin'ny biofilm (ary noho izany dia very ny biomass mavitrika), ary mora amin'ny biofouling17.
Ilaina ny fomba fiasa vaovao mba hampitomboana ny tahan'ny fandraisana CO2 sy hamahana ireo olana mametra ny slurry sy ny biofilm reactors.Ny fomba iray toy izany dia ny biocomposites photosynthetic avy amin'ny lichens.Ny lichens dia fitambarana holatra sy photobionts (mikroalga sy/na cyanobacteria) izay mandrakotra ny 12% eo ho eo amin'ny velaran-tanin'ny tany18.Ny holatra dia manome fanohanana ara-batana, fiarovana ary fametrahana ny substrate photobiotic, izay manome ny holatra amin'ny karbaona (toy ny vokatra photosynthetic tafahoatra).Ny biocomposite natolotra dia "mimetika lichen", izay misy mponina cyanobacteria mifantoka amin'ny endrika biocoating manify amin'ny substrate mitondra.Ankoatra ny sela, ny biocoating dia misy matrix polymère izay afaka manolo ny holatra.Ny emulsion polymère mifototra amin'ny rano na "latexes" dia tiana satria biocompatible, mateza, tsy lafo, mora karakaraina ary azo amidy19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Ny fametrahana ny sela misy polymer latex dia misy fiantraikany be amin'ny firafitry ny latex sy ny dingan'ny fananganana sarimihetsika.Ny polymerization amin'ny emulsion dia dingana samihafa ampiasaina amin'ny famokarana fingotra sentetika, adhesive coatings, sealants, simenitra additives, taratasy sy lamba, ary loko latex27.Manana tombony maromaro amin'ny fomba polymerization hafa, toy ny tahan'ny fanehoan-kevitra avo sy ny fahombiazan'ny fiovam-po monomer, ary koa ny fanamorana ny fanaraha-maso ny vokatra27,28.Ny safidin'ny monomer dia miankina amin'ny toetra irina amin'ny sarimihetsika polymère aterak'izany, ary ho an'ny rafitra monomer mifangaro (izany hoe, copolymerizations), ny toetran'ny polymer dia azo ovaina amin'ny alàlan'ny fifantenana ny tahan'ny monomera samihafa izay mamorona ny akora polymère vokarina.Butyl acrylate sy styrene dia anisan'ny monomer latex acrylique mahazatra indrindra ary ampiasaina eto.Fanampin'izany, matetika ampiasaina mba hampiroboroboana ny fiforonan'ny sarimihetsika fanamiana izay ahafahan'izy ireo manova ny toetran'ny latex polymère mba hamokarana coating matanjaka sy "mitohy" (mitambatra).Ao amin'ny fanadihadiana voalohany momba ny porofo, ny velaran-tany avo, ny biocomposite 3D avo lenta dia noforonina tamin'ny fampiasana loko latex ara-barotra natao tamin'ny sponjy loofah.Taorian'ny fanodinkodinana lava sy mitohy (valo herinandro), ny biocomposite dia nampiseho fahaiza-manao voafetra hitazonana ny cyanobacteria amin'ny scaffold loofah satria ny fitomboan'ny sela dia nalemy ny fahamendrehana ara-drafitra ny latex.Ao amin'ny fanadihadiana amin'izao fotoana izao, dia mikendry ny hamolavola andiana polymer latex acryl amin'ny simika fantatra ho an'ny fampiasana tsy tapaka amin'ny fampiharana fisamborana karbaona nefa tsy manao sorona ny fahasimban'ny polymère.Amin'ny fanaovana izany, dia nasehonay ny fahaiza-mamorona singa matrix polymer toy ny lichen izay manome fanatsarana biolojika ary mampitombo ny elasticité mekanika raha oharina amin'ny biocomposites voaporofo.Ny fanatsarana bebe kokoa dia hanafaingana ny firongatry ny biocomposites ho an'ny fisamborana karbônina, indrindra rehefa miaraka amin'ny cyanobacteria metabolika novaina mba hanatsarana ny fisintonana CO2.
Latex sivy miaraka amin'ny famolavolana polymère telo (H = "sarotra", N = "ara-dalàna", S = "malefaka") ary telo karazana Texanol (0, 4, 12% v / v) no nosedraina momba ny poizina sy ny fifandraisana amin'ny tebiteby.adhesive.avy amin'ny cyanobacteria roa.Ny karazana latex dia misy fiantraikany be amin'ny S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare test, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) ary CCAP 1479/1A (ANOVA roa, latex: DF=2, F = 103.93, P = < 0.001) (sary 1a).Ny fifantohana amin'ny texanol dia tsy nisy fiantraikany be tamin'ny fitomboan'ny S. elongatus PCC 7942, ny N-latex ihany no tsy misy poizina (sary 1a), ary ny 0 N sy 4 N dia nitazona ny fitomboana 26% sy 35%, tsirairay avy (Mann- Whitney U, 0 N vs. 4 N: W = 13.50, P = 0.245; 0 N mifanohitra amin'ny fanaraha-maso: W = 25.0, P = 0.061; 4 N mifanohitra amin'ny fanaraha-maso: W = 25.0, P = 0.061) ary 12 N nitazona ny fitomboana azo oharina amin'ny fanaraha-maso biolojika (Mann-Whitney University, 12 N vs. fanaraha-maso: W = 17.0, P = 0.885).Ho an'ny S. elongatus CCAP 1479 / 1A, ny fifangaroan'ny latex sy ny fifantohana texanol dia singa manan-danja, ary misy fifandraisana manan-danja eo amin'ny roa (ANOVA roa, 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 sy ny latex "malefaka" rehetra dia nandrisika ny fitomboana (sary 1a).Misy fironana hanatsara ny fitomboana miaraka amin'ny fihenan'ny styrene composition.
Fitsapana poizina sy adhesion amin'ny cyanobacteria (Synechococcus elongatus PCC 7942 sy CCAP 1479/1A) amin'ny famolavolana latex, fifandraisana amin'ny mari-pana fiovan'ny vera (Tg) ary matrix fanapahan-kevitra mifototra amin'ny angon-drakitra misy poizina sy adhesion.(a) Ny fitsapana poizina dia natao tamin'ny alàlan'ny teti-pivoarana isan-jato amin'ny fitomboan'ny cyanobacteria mahazatra mba hifehezana ny kolontsaina fampiatoana.Ny fitsaboana voamarika * dia tsy mitovy amin'ny fanaraha-maso.(b) Ny angon-drakitra fitomboan'ny cyanobacteria mifanohitra amin'ny Tg latex (midika ± SD; n = 3).(c) Ny isan'ny cyanobacteria mitambatra navoaka tamin'ny fitsapana adhesion biocomposite.(d) Ny angona adhesion mifanohitra amin'ny Tg amin'ny latex (midika ± StDev; n = 3).e Matrix fanapahan-kevitra mifototra amin'ny angona misy poizina sy adhesion.Ny tahan'ny styrene amin'ny butyl acrylate dia 1: 3 ho an'ny latex "hard" (H), 1: 1 ho an'ny "normal" (N) ary 3: 1 ho an'ny "malefaka" (S).Ireo isa teo aloha ao amin'ny kaody latex dia mifanaraka amin'ny votoatin'ny Texanol.
Amin'ny ankabeazan'ny toe-javatra dia nihena ny fahafahan'ny sela tamin'ny fitomboan'ny fifantohana texanol, saingy tsy nisy fifandraisana manan-danja ho an'ny iray amin'ireo tebiteby (CCAP 1479 / 1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0,127, P = 0,527).Ao amin'ny fig.Ny 1b dia mampiseho ny fifandraisana misy eo amin'ny fitomboan'ny sela sy ny mari-pana fiovan'ny fitaratra (Tg).Misy fifandraisana ratsy mafy eo amin'ny fifantohana texanol sy ny sanda 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).Ny angon-drakitra dia naneho fa ny Tg tsara indrindra ho an'ny fitomboan'ny S. elongatus PCC 7942 dia manodidina ny 17 ° C (sary 1b), raha ny S. elongatus CCAP 1479/1A kosa dia nankasitraka ny Tg ambanin'ny 0 ° C (sary 1b).Ny S. elongatus CCAP 1479/1A ihany no nanana fifandraisana ratsy teo amin'ny Tg sy ny angon-drakitra misy poizina (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
Ny latex rehetra dia nanana fifandraisana tsara, ary tsy nisy tamin'izy ireo namoaka mihoatra ny 1% ny sela taorian'ny 72 h (sary 1c).Tsy nisy fahasamihafana lehibe teo amin'ny latexes amin'ny karazana S. elongatus (PCC 7942: fitsapana Scheirer-Ray-Hara, Latex * Texanol, DF = 4, H = 0.903; P = 0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Ray test).– Fitsapana hare, latex*texanol, DF=4, H=3.277, P=0.513).Rehefa mitombo ny fifantohana amin'ny Texanol, dia betsaka kokoa ny sela mivoaka (sary 1c).raha oharina amin'ny S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (sary 1d).Ankoatr'izay, tsy nisy fifandraisana statistika teo amin'ny Tg sy ny fidiran'ny sela roa (PCC 7942: DF = 25, r = 0.301, P = 0.127; CCAP 1479 / 1A: DF = 25, r = 0.287, P = 0.147).
Ho an'ireo karazany roa ireo, ny polymers latex "hard" dia tsy nahomby.Mifanohitra amin'izany kosa, ny 4N sy 12N dia nanao ny tsara indrindra tamin'ny S. elongatus PCC 7942, raha ny 4S sy 12S kosa dia nanao tsara indrindra tamin'ny CCAP 1479/1A (sary 1e), na dia misy toerana mazava aza ho an'ny fanatsarana bebe kokoa ny matrix polymère.Ireo polymère ireo dia nampiasaina tamin'ny fitsapana fitrandrahana CO2 semi-batch net.
Ny photophysiology dia nanara-maso nandritra ny 7 andro tamin'ny fampiasana sela mihantona amin'ny fitambaran'ny latex misy rano.Amin'ny ankapobeny, na ny tahan'ny photosynthesis hita (PS) sy ny vokatra avo indrindra amin'ny PSII (Fv / Fm) dia mihena rehefa mandeha ny fotoana, saingy tsy mitovy izany fihenam-bidy izany ary ny angon-drakitra PS sasany dia mampiseho valiny biphasic, manolotra valiny ampahany, na dia fanarenana amin'ny fotoana tena izy aza. hetsika PS fohy kokoa (sary 2a sy 3b).Ny valinteny Fv/Fm biphasic dia tsy dia nambara loatra (sary 2b sy 3b).
(a) Ny tahan'ny photosynthesis (PS) ary (b) ny vokatra avo indrindra amin'ny PSII (Fv / Fm) an'ny Synechococcus elongatus PCC 7942 ho setrin'ny famolavolana latex raha oharina amin'ny fanaraha-maso ny kolontsaina fampiatoana.Ny tahan'ny styrene amin'ny butyl acrylate dia 1: 3 ho an'ny latex "hard" (H), 1: 1 ho an'ny "normal" (N) ary 3: 1 ho an'ny "malefaka" (S).Ireo isa teo aloha ao amin'ny kaody latex dia mifanaraka amin'ny votoatin'ny Texanol.(midika ± fivilian-dalana; n = 3).
(a) Ny tahan'ny photosynthesis (PS) ary (b) ny vokatra avo indrindra amin'ny PSII (Fv / Fm) an'ny Synechococcus elongatus CCAP 1479 / 1A ho setrin'ny famolavolana latex raha oharina amin'ny fanaraha-maso ny kolontsaina fampiatoana.Ny tahan'ny styrene amin'ny butyl acrylate dia 1: 3 ho an'ny latex "hard" (H), 1: 1 ho an'ny "normal" (N) ary 3: 1 ho an'ny "malefaka" (S).Ireo isa teo aloha ao amin'ny kaody latex dia mifanaraka amin'ny votoatin'ny Texanol.(midika ± fivilian-dalana; n = 3).
Ho an'ny S. elongatus PCC 7942, ny firafitry ny latex sy ny fifantohana Texanol dia tsy nisy fiantraikany tamin'ny PS tamin'ny fotoana (GLM, Latex * Texanol * Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), na dia singa manan-danja aza ny fananganana (GLM)., latex*time, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (sary 2a).Tsy nisy fiantraikany lehibe tamin'ny fifantohana Texanol nandritra ny fotoana (GLM, Texanol * fotoana, DF = 14, F = 1.63, P = 0.078).Nisy fifandraisana lehibe nisy fiantraikany tamin'ny Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).Nisy fiantraikany lehibe teo amin'ny Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001) ny fifandraisana misy eo amin'ny famolavolana latex sy ny fifantohana Texanol.Misy fiantraikany amin'ny Fv/Fm ihany koa ny parameter tsirairay (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 ary Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=<0.001).Latex 12H dia nitazona ny sanda ambany indrindra PS sy Fv / Fm (sary 2b), izay manondro fa ity polymère ity dia misy poizina kokoa.
PS an'ny S. elongatus CCAP 1479/1A dia samy hafa be (GLM, latex * Texanol * time, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), miaraka amin'ny composition latex fa tsy concentration Texanol (GLM, Latex * time, DF =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*fotoana, DF=14, F=1.26, P=0.239).Ny polymers "Soft" 0S sy 4S dia nitazona haavo PS avo kokoa noho ny fampiatoana fanaraha-maso (Mann-Whitney U, 0S versus controls, W = 686.0, P = 0.044, 4S versus controls, W = 713, P = 0.01) ary nitazona a nohatsaraina Fv./Fm (sary 3a) dia mampiseho fitaterana mahomby kokoa mankany amin'ny Photosystem II.Ho an'ny sandan'ny Fv/Fm amin'ny sela CCAP 1479/1A, dia nisy fahasamihafana lehibe teo amin'ny latex rehefa nandeha ny fotoana (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (sary 3b).).
Ao amin'ny fig.Ny 4 dia mampiseho ny salan'isa PS sy Fv/Fm mandritra ny 7 andro ho toy ny fiasan'ny fitomboan'ny sela ho an'ny tebiteby tsirairay.S. elongatus PCC 7942 dia tsy nanana lamina mazava (sary 4a sy b), na izany aza, ny CCAP 1479/1A dia nampiseho fifandraisana parabolika teo amin'ny PS (sary 4c) sy Fv / Fm (sary 4d) ho toy ny soatoavina. Ny tahan'ny styrene sy butyl acrylate dia mitombo miaraka amin'ny fiovana.
Fifandraisana eo amin'ny fitomboana sy ny photophysiology ny Synechococcus longum amin'ny fanomanana latex.(a) Ny angon-drakitra momba ny poizina voasokajy amin'ny tahan'ny fotosintetika hita maso (PS), (b) ny vokatra avo indrindra amin'ny PSII (Fv/Fm) an'ny PCC 7942.Ny tahan'ny styrene amin'ny butyl acrylate dia 1: 3 ho an'ny latex "hard" (H), 1: 1 ho an'ny "normal" (N) ary 3: 1 ho an'ny "malefaka" (S).Ireo isa teo aloha ao amin'ny kaody latex dia mifanaraka amin'ny votoatin'ny Texanol.(midika ± fivilian-dalana; n = 3).
Ny biocomposite PCC 7942 dia nisy fiantraikany voafetra teo amin'ny fihazonana ny sela miaraka amin'ny fandefasana sela manan-danja mandritra ny efatra herinandro voalohany (sary 5).Taorian'ny dingana voalohany amin'ny fitrandrahana CO2 dia nanomboka namoaka CO2 ny sela raikitra tamin'ny latex 12 N, ary nitohy teo anelanelan'ny andro 4 sy 14 (sary 5b) io lamina io.Ireo angona ireo dia mifanaraka amin'ny fandinihana ny fiovan'ny pigment.Nanomboka indray ny fitrandrahana CO2 tamin'ny andro 18. Na dia teo aza ny famotsorana sela (sary 5a), ny biocomposite PCC 7942 12 N dia mbola nanangona CO2 bebe kokoa noho ny fampiatoana fanaraha-maso nandritra ny andro 28, na dia kely aza (Mann-Whitney U-test, W = 2275.5; P = 0,066).Ny tahan'ny fandraisana ny CO2 amin'ny latex 12 N sy 4 N dia 0.51 ± 0.34 sy 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 ny biomass d-1.Nisy fahasamihafana ara-statistika teo amin'ny fitsaboana sy ny haavon'ny fotoana (fitsapana Chairer-Ray-Hare, fitsaboana: DF = 2, H = 70.62, P = <0.001 fotoana: DF = 13, H = 23.63, P = 0.034), fa izany tsy.nisy fifandraisana lehibe teo amin'ny fitsaboana sy ny fotoana (fitsapana ny Filoha-Ray-Har, fotoana * fitsaboana: DF=26, H=8.70, P=0.999).
Fitsapana fisondrotana CO2 antsasaky ny andiany amin'ny biocomposites Synechococcus elongatus PCC 7942 mampiasa latex 4N sy 12N.(a) Ny sary dia mampiseho ny famotsorana sela sy ny fiovan'ny pigment, ary koa ny sary SEM amin'ny biocomposite alohan'ny sy aorian'ny fitsapana.Ny tsipika misy teboka fotsy dia manondro ny toerana misy ny cellule amin'ny biocomposite.(b) Fiakaran'ny CO2 harato mitambatra mandritra ny fe-potoana efatra herinandro.Ny latex "Normal" (N) dia manana tahan'ny styrene amin'ny butyl acrylate amin'ny 1: 1.Ireo isa teo aloha ao amin'ny kaody latex dia mifanaraka amin'ny votoatin'ny Texanol.(midika ± fivilian-dalana; n = 3).
Ny fihazonana ny sela dia nihatsara kokoa noho ny tebiteby CCAP 1479 / 1A miaraka amin'ny 4S sy 12S, na dia niova tsikelikely aza ny loko rehefa nandeha ny fotoana (sary 6a).Ny biocomposite CCAP 1479/1A dia mitroka CO2 mandritra ny 84 andro (12 herinandro) tsy misy fanampin-tsakafo fanampiny.Ny famakafakana SEM (sary 6a) dia nanamafy ny fijerena maso ny fisintonana sela kely.Tany am-boalohany, ireo sela dia nofonosina tamin'ny latex coating izay nitazona ny tsy fivadihany na dia eo aza ny fitomboan'ny sela.Ny tahan'ny fandraisana CO2 dia ambony lavitra noho ny vondrona mpanara-maso (Scheirer-Ray-Har test, fitsaboana: DF=2; H=240.59; P=<0.001, fotoana: DF=42; H=112; P=<0.001) ( Sary 6b).Ny biocomposite 12S dia nahatratra ny fiakaran'ny CO2 avo indrindra (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 biomass isan'andro), raha ny latex 4S dia 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 biomass isan'andro, saingy tsy misy fahasamihafana be (Mann-Whitney U). fitsapana, W = 1507.50; P = 0.07) ary tsy misy fifandraisana manan-danja eo amin'ny fitsaboana sy ny fotoana (Shirer-Rey-Hara test, fotoana * fitsaboana: DF = 82; H = 10.37; P = 1.000).
Fitsapana fisondrotana CO2 antsasaka amin'ny fampiasana ny Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biocomposites misy latex 4N sy 12N.(a) Ny sary dia mampiseho ny famotsorana sela sy ny fiovan'ny pigment, ary koa ny sary SEM amin'ny biocomposite alohan'ny sy aorian'ny fitsapana.Ny tsipika misy teboka fotsy dia manondro ny toerana misy ny cellule amin'ny biocomposite.(b) Fiakaran'ny CO2 harato mitambatra mandritra ny roa ambin'ny folo herinandro.Ny latex "malefaka" (S) dia manana styrene sy butyl acrylate amin'ny 1: 1.Ireo isa teo aloha ao amin'ny kaody latex dia mifanaraka amin'ny votoatin'ny Texanol.(midika ± fivilian-dalana; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har test, fotoana* fitsaboana: DF=4, H=3.243, P=0.518) na biocomposite S. elongatus CCAP 1479/1A (roa-ANOVA, fotoana* fitsaboana: DF=8 , F = 1.79, P = 0.119) (sary S4).Ny biocomposite PCC 7942 dia nanana ny votoatin'ny kôbhydrate avo indrindra amin'ny herinandro 2 (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), raha ny fampiatoana ny fanaraha-maso dia manana votoatin'ny kôbhydrate avo indrindra amin'ny herinandro 4 rehefa (fifehezana = 59.6 ± 2.84% w/w).Ny totalin'ny votoatin'ny carbohydrate ao amin'ny biocomposite CCAP 1479 / 1A dia azo oharina amin'ny fampiatoana fanaraha-maso afa-tsy amin'ny fiandohan'ny fitsarana, miaraka amin'ny fiovana sasany amin'ny latex 12S amin'ny herinandro 4. Ny sanda ambony indrindra ho an'ny biocomposite dia 51.9 ± 9.6 wt% ho an'ny 4S ary 77,1 ± 17,0 wt% ho an'ny 12S.
Nanapa-kevitra izahay ny hampiseho ny mety ho famolavolana ny fanatsarana ny firafitry ny firafitry ny latex polymer coatings manify ho singa manan-danja amin'ny lichen mimic biocomposite foto-kevitra nefa tsy manao sorona biocompatibility na fampisehoana.Eny tokoa, raha resy ny fanamby ara-drafitra mifandraika amin'ny fitomboan'ny sela, dia antenainay ny fanatsarana ny fahombiazan'ny biocomposites andrana, izay efa azo ampitahaina amin'ny cyanobacteria sy microalgae carbon capture system.
Ny coating dia tsy maintsy tsy misy poizina, maharitra, manohana ny adhesion sela maharitra, ary tsy maintsy porous mba hampiroborobo ny famindrana faobe CO2 sy ny degassing O2.Ny polymers acrylic karazana Latex dia mora omanina ary ampiasaina betsaka amin'ny indostrian'ny loko, lamba ary adhesive30.Natambatray ny cyanobacteria miaraka amin'ny emulsion polymer latex vita amin'ny rano vita amin'ny rano polymerized polymerized miaraka amin'ny tahan'ny styrene / butyl acrylate poti sy ny fifantohana isan-karazany amin'ny Texanol.Styrene sy butyl acrylate dia nofinidy mba ho afaka hifehy ny toetra ara-batana, indrindra fa ny elasticity sy ny coalescence fahombiazana ny coating (manakiana ny mafy sy mafy adhesive coating), mamela ny synthesis ny "sarotra" sy "malefaka" aggregates.Ny angon-drakitra momba ny poizina dia milaza fa ny latex "sarotra" miaraka amin'ny votoaty styrene avo dia tsy mety amin'ny fahaveloman'ny cyanobacteria.Tsy toy ny butyl acrylate, ny styrene dia heverina ho poizina amin'ny alga32,33.Ny tadin'ny cyanobacteria dia samy hafa ny fihetsiky ny latex, ary ny mari-pana fifindran'ny fitaratra tsara indrindra (Tg) dia nofaritana ho an'ny S. elongatus PCC 7942, raha toa kosa ny S. elongatus CCAP 1479/1A dia mampiseho fifandraisana miiba amin'ny Tg.
Ny mari-pana fanamainana dia misy fiantraikany amin'ny fahafahana mamorona sarimihetsika latex fanamiana mitohy.Raha ambany loatra ny mari-pana fanamainana (MFFT), dia tsy hitambatra tanteraka ny poti-polika vita amin'ny latex polymère, ka eo amin'ny seha-pifaneraserana kely ihany no miteraka.Ny horonan-tsary vokarina dia manana adhesion ratsy sy tanjaky ny mekanika ary mety ho vovoka mihitsy aza29.Ny MFFT dia mifandray akaiky amin'ny Tg, izay azo fehezina amin'ny firafitry ny monomer sy ny fampidirana coalescent toy ny Texanol.Tg no mamaritra ny maro amin'ireo toetra ara-batana amin'ny coating aterak'izany, izay mety ho fingotra na vera34.Araka ny equation Flory-Fox35, ny Tg dia miankina amin'ny karazana monomer sy ny fitambarana isan-jato.Ny fampidirana coalescent dia mety hampidina ny MFFT amin'ny alàlan'ny fanafoanana tsindraindray ny Tg amin'ny potika latex, izay mamela ny fiforonan'ny sarimihetsika amin'ny mari-pana ambany kokoa, saingy mbola mamorona coating mafy sy matanjaka satria ny coalescent dia lasa etona tsikelikely rehefa mandeha ny fotoana na efa nalaina 36 .
Ny fampitomboana ny fifantohana amin'ny Texanol dia mampiroborobo ny fiforonan'ny sarimihetsika amin'ny alàlan'ny fanalefahana ny poti-polika (fampihenana ny Tg) noho ny fidiran'ny poti-javatra mandritra ny fanamainana, ka mampitombo ny tanjaky ny sarimihetsika mitambatra sy ny fidiran'ny sela.Satria ny biocomposite dia maina amin'ny mari-pana manodidina (~ 18-20 ° C), ny Tg (30 hatramin'ny 55 ° C) amin'ny latex "sarotra" dia ambony noho ny mari-pana fanamainana, midika izany fa mety tsy ho tsara indrindra ny firaisan'ny particle, ka miteraka Ny sarimihetsika B izay mijanona amin'ny vitreous, ny toetra mekanika sy ny adhesive, ny elasticité voafetra ary ny diffusivity30 dia mitarika ho amin'ny fahaverezan'ny sela lehibe kokoa.Ny fiforonan'ny sarimihetsika avy amin'ny polymère "ara-dalàna" sy "malefaka" dia mitranga na eo ambanin'ny Tg amin'ny sarimihetsika polymère, ary ny fiforonan'ny sarimihetsika dia hatsaraina amin'ny alàlan'ny fanatsarana ny firindrana, ka miteraka sarimihetsika polymère mitohy miaraka amin'ny toetra mekanika, mitambatra ary adhesive.Ny horonan-tsarimihetsika vokarina dia hijanona ho fingotra mandritra ny andrana fisamborana CO2 noho ny Tg akaiky azy ("fangaro ara-dalàna": 12 hatramin'ny 20 ºC) na ambany kokoa ("fangaro malefaka": -21 hatramin'ny -13 °C) mankany amin'ny hafanana manodidina 30 .Ny latex “hard” (3,4 hatramin'ny 2,9 kgf mm–1) dia avo telo heny noho ny latex “normal” (1,0 hatramin'ny 0,9 kgf mm–1).Ny hamafin'ny latex "malefaka" dia tsy azo refesina amin'ny microhardness noho ny fingotra tafahoatra sy ny fikitikitika amin'ny mari-pana.Mety hisy fiantraikany amin'ny fifandraisana amin'ny adhesion ihany koa ny fiampangana ambonin'ny tany, saingy mila angon-drakitra bebe kokoa mba hanomezana fampahalalana manan-danja.Na izany aza, ny latex rehetra dia nitazona tsara ny sela, namoaka latsaky ny 1%.
Mihena ny famokarana photosynthesis rehefa mandeha ny fotoana.Ny fipoiran'ny polystyrène dia mitarika amin'ny fikorontanan'ny membrane sy ny adin-tsaina oksidia38,39,40,41.Ny soatoavin'ny Fv/Fm an'ny S. elongatus CCAP 1479/1A miharihary amin'ny 0S sy 4S dia saika avo roa heny noho ny fanaraha-maso fampiatoana, izay mifanaraka tsara amin'ny tahan'ny fitrandrahana CO2 amin'ny biocomposite 4S, ary koa amin'ny ambany salan'isa PS.soatoavina.Ny soatoavina Fv/Fm ambony kokoa dia manondro fa ny fitaterana elektrôna mankany PSII dia mety hanome photons42 bebe kokoa, izay mety hiteraka taham-pandaminana CO2 ambony kokoa.Na izany aza, tokony ho marihina fa ny angon-drakitra photophysiologique dia azo avy amin'ny sela mihantona amin'ny vahaolana latex rano ary mety tsy voatery hitovy mivantana amin'ny biocomposites matotra.
Raha miteraka sakana amin'ny fifanakalozam-pahazavana sy/na entona ny latex ka miteraka famerana ny hazavana sy ny CO2, dia mety hiteraka adin-tsaina amin'ny sela izany ary hampihena ny fahombiazany, ary raha misy fiantraikany amin'ny famoahana O2 izany, dia ny photorespiration39.Ny fifindran'ny hazavana amin'ny coatings sitrana dia nodinihina: ny latex "sarotra" dia nampiseho fihenam-bidy kely teo amin'ny fifindran'ny hazavana teo anelanelan'ny 440 sy 480 nm (nohatsaraina tamin'ny ampahany tamin'ny fampitomboana ny fifantohana amin'ny Texanol noho ny firindran'ny sarimihetsika nohatsaraina), raha ny "malefaka" sy ny "mahazatra". ” Nasehon'ny latex nihena kely ny fifindran'ny hazavana.tsy mampiseho fatiantoka miharihary.Ny assays, ary koa ny incubation rehetra, dia natao tamin'ny hamafin'ny hazavana ambany (30.5 µmol m-2 s-1), ka izay taratra mavitrika amin'ny fotosintetika noho ny matrix polymère dia ho tambin-karama ary mety ilaina mihitsy aza amin'ny fisorohana ny photoinhibition.amin'ny fanimbana ny hamafin'ny hazavana.
Ny biocomposite CCAP 1479/1A dia niasa nandritra ny 84 andro nanaovana fitiliana, tsy nisy fiodinana otrikaina na fahaverezan'ny biomass lehibe, izay tanjona fototra amin'ny fandalinana.Ny depigmentation sela dia mety misy ifandraisany amin'ny fizotry ny chlorose ho setrin'ny hanoanana azota mba hahavelomana maharitra (faritra miala sasatra), izay mety hanampy ny sela hanohy ny fitomboana rehefa vita ny fanangonana azota ampy.Ny sary SEM dia nanamafy fa ny sela dia nijanona tao anatin'ny coating na dia teo aza ny fizarana sela, mampiseho ny elasticité ny latex "malefaka" ary noho izany dia mampiseho tombony mazava amin'ny dikan-teny andrana.Ny latex "malefaka" dia misy 70% butyl acrylate (amin'ny lanjany), izay ambony lavitra noho ny fifantohana voalaza ho an'ny coating malefaka aorian'ny fanamainana44.
Ny fitrandrahana CO2 amin'ny harato dia avo kokoa noho ny an'ny fampiatoana fanaraha-maso (14-20 sy 3-8 avo kokoa noho ny S. elongatus CCAP 1479 / 1A sy PCC 7942, tsirairay avy).Talohan'izay, nampiasa modely famindrana faobe CO2 izahay mba hampisehoana fa ny tena fototry ny fiakaran'ny CO2 avo lenta dia gradient concentrate CO2 maranitra eo ambonin'ny biocomposite31 ary ny fahombiazan'ny biocomposite dia azo ferana amin'ny fanoherana ny famindrana faobe.Ity olana ity dia azo resena amin'ny fampidirana ireo akora tsy misy poizina, tsy mamorona sarimihetsika ao anaty latex mba hampitombo ny porosity sy ny permeability amin'ny coating26, saingy mety ho levona ny fihazonana ny sela satria ity paikady ity dia tsy maintsy miteraka sarimihetsika malemy20.Ny singa simika dia azo ovaina mandritra ny polymerization mba hampitombo ny porosity, izay safidy tsara indrindra, indrindra amin'ny resaka famokarana indostrialy sy scalability45.
Ny fahombiazan'ny biocomposite vaovao raha oharina amin'ny fandalinana vao haingana mampiasa biocomposites avy amin'ny microalgae sy cyanobacteria dia nampiseho tombony amin'ny fanitsiana ny tahan'ny fandefasana sela (Table 1)21,46 ary amin'ny fotoana famakafakana lava kokoa (84 andro mifanohitra amin'ny 15 ora46 sy 3 herinandro21).
Ny votoatin'ny gliosida ao amin'ny sela dia mampitaha tsara amin'ny fandalinana hafa47,48,49,50 mampiasa cyanobacteria ary ampiasaina ho fepetra mety amin'ny fisamborana karbônina sy ny fampiasana / fanarenana, toy ny ho an'ny fizotran'ny fermentation BECCS49,51 na ny famokarana biodegradable. bioplastika52 .Ao anatin'ny anton'ity fandinihana ity, dia heverinay fa ny fambolen-kazo, na dia heverina ao amin'ny foto-kevitra momba ny fandotoana ratsy ny BECCS aza, dia tsy fanafody ho an'ny fiovaovan'ny toetr'andro ary mandany ampahany manaitra amin'ny tany azo volena eran-tany6.Amin'ny maha fanandramana eritreritra, dia tombanana fa eo anelanelan'ny 640 sy 950 GtCO2 dia mila esorina amin'ny atmosfera amin'ny 2100 mba hamerana ny fiakaran'ny mari-pana maneran-tany ho 1,5 ° C53 (eo amin'ny 8 ka hatramin'ny 12 GtCO2 isan-taona).Ny fanatrarana izany amin'ny biocomposite mahomby kokoa (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 biomass isan-taona-1) dia mitaky ny fanitarana ny volume avy amin'ny 5.5 × 1010 ka hatramin'ny 8.2 × 1010 m3 (miaraka amin'ny fahombiazan'ny photosynthetic azo oharina), misy 196 ka hatramin'ny 2.92 lavitrisa litatra. polymère.Raha heverina fa 1 m3 amin'ny biocomposites dia mibodo velaran-tany 1 m2, ny velaran-tany takiana hitroka ny totalin'ny CO2 isan-taona dia eo anelanelan'ny 5,5 sy 8,17 tapitrisa hektara, izay mitovy amin'ny 0,18-0,27% amin'ny fiainan'ny tany amin'ny tropika, ary mampihena ny velaran-tany.mila BECCS amin'ny 98-99%.Tsara homarihina fa ny tahan'ny fisamborana teorika dia mifototra amin'ny fisondrotry ny CO2 voarakitra ao anaty hazavana ambany.Raha vantany vao tratran'ny hazavana voajanahary mahery vaika kokoa ny biocomposite, dia mitombo ny tahan'ny fidiran'ny CO2, izay mampihena bebe kokoa ny fepetra takian'ny tany ary manodina ny mizana mankany amin'ny foto-kevitra biocomposite.Na izany aza, ny fampiharana dia tsy maintsy eo amin'ny ekoatera noho ny hamafin'ny jiro lamosina tsy tapaka sy ny faharetany.
Nihena ny fiantraikan'ny zezika CO2 maneran-tany, izany hoe ny fitomboan'ny vokatra ambolena vokatry ny fitomboan'ny fisian'ny CO2, amin'ny ankamaroan'ny velaran-tany, angamba noho ny fiovan'ny otrikaina fototra (N sy P) sy ny loharanon-drano7.Midika izany fa ny photosynthesis terestrialy dia mety tsy hitarika amin'ny fiakaran'ny CO2, na dia eo aza ny fiakaran'ny CO2 amin'ny rivotra.Amin'ity toe-javatra ity, ny paikadin'ny fanalefahana ny fiovaovan'ny toetr'andro mifototra amin'ny tany toy ny BECCS dia mbola tsy mahomby.Raha voamarina io trangan-javatra maneran-tany io, ny biocomposite aingam-panahy avy amin'ny lichen dia mety ho tombony lehibe, manova ny mikraoba fotosintetika anaty rano misy sela tokana ho "agent amin'ny tany".Ny ankamaroan'ny zavamaniry terestrialy dia manamboatra CO2 amin'ny alàlan'ny photosynthesis C3, raha ny zavamaniry C4 kosa dia tsara kokoa amin'ny toeram-ponenana mafana kokoa sy maina ary mahomby kokoa amin'ny tsindry ampahany CO254 ambony kokoa.Cyanobacteria dia manolotra safidy hafa izay mety hanonerana ny vinavina mampiahiahy momba ny fihenan'ny gazy karbonika amin'ny zavamaniry C3.Ny cyanobacteria dia nandresy ny fetran'ny photorespiratory tamin'ny alàlan'ny famolavolana mekanika fampitomboana karbaona mahomby izay ahafahan'ny tsindry ampahany ambony amin'ny CO2 aseho sy tazonin'ny ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) ao anatin'ny carboxysomes manodidina.Raha azo ampitomboina ny famokarana biocomposites cyanobacterial, dia mety ho lasa fitaovam-piadiana lehibe ho an'ny olombelona amin'ny ady amin'ny fiovan'ny toetr'andro izany.
Ny biocomposites (lichen mimics) dia manome tombony mazava raha oharina amin'ny kolontsaina fampiatoana microalgae sy cyanobacteria mahazatra, manome taham-pitrandrahana CO2 ambony kokoa, manamaivana ny loza ateraky ny loto, ary mampanantena ny fisorohana ny CO2 mifaninana.Ny fandaniana dia mampihena be ny fampiasana ny tany, ny rano ary ny otrikaina56.Ity fanadihadiana ity dia mampiseho ny fahafaha-mamolavola sy manamboatra latex biocompatible avo lenta izay, raha ampiarahina amin'ny sponjy loofah ho substrate kandida, dia afaka manome CO2 mahomby sy mahomby mandritra ny volana fandidiana ary mitazona ny fahaverezan'ny sela ho faran'izay kely.Ny biocomposites ara-teorika dia afaka misambotra biomass manodidina ny 570 t CO2 t-1 isan-taona ary mety ho manan-danja kokoa noho ny paikady fambolen-kazo BECCS amin'ny famaliantsika ny fiovan'ny toetr'andro.Miaraka amin'ny fanatsarana bebe kokoa ny firafitry ny polymère, ny fitsapana amin'ny hamafin'ny hazavana avo kokoa, ary miaraka amin'ny injeniera metabolika be pitsiny, ireo biogeoeengineers tany am-boalohany dia afaka tonga hamonjy indray.
Ny polymer latex acrylic dia nomanina tamin'ny fampiasana fifangaroan'ny monomera styrene, butyl acrylate ary asidra acryl, ary ny pH dia namboarina ho 7 miaraka amin'ny hydroxide sodium 0,1 M (tabilao 2).Styrene sy butyl acrylate no ampahany betsaka amin'ny rojo polymère, fa ny asidra akrilika kosa dia manampy amin'ny fitazonana ny poti-latika amin'ny fampiatoana57.Ny toetra ara-drafitra amin'ny latex dia voafaritra amin'ny mari-pana fifindran'ny fitaratra (Tg), izay fehezin'ny fanovana ny tahan'ny styrene sy butyl acrylate, izay manome fananana "sarotra" sy "malefaka" tsirairay avy58.Ny polymer latex acrylic mahazatra dia 50:50 styrene: butyl acrylate 30, ka amin'ity fianarana ity ny latex miaraka amin'io tahan'ny io dia antsoina hoe latex "ara-dalàna", ary ny lateks misy votoaty styrene ambony dia antsoina hoe latex misy votoaty styrene ambany kokoa. .antsoina hoe "malefaka" ho "sarotra".
Ny emulsion voalohany dia nomanina tamin'ny fampiasana rano voadio (174 g), sodium bikarbonate (0,5 g) ary Rhodapex Ab/20 surfactant (30,92 g) (Solvay) mba hanamafisana ireo vongan-dranomamy 30.Amin'ny fampiasana syringe vera (Science Glass Engineering) miaraka amin'ny paompy syringe, aliquot faharoa misy styrène, butyl acrylate ary asidra acrylic voatanisa ao amin'ny tabilao 2 dia nampidina tsikelikely tamin'ny tahan'ny 100 ml h-1 ho an'ny emulsion voalohany mandritra ny 4 ora (Cole). -Palmer, Mount Vernon, Illinois).Manomàna vahaolana amin'ny fanombohana polymerization 59 amin'ny fampiasana dH O sy ammonium persulfate (100 ml, 3% w/w).
Ahetsiketsika ny vahaolana misy dHO (206 g), sodium bikarbonate (1 g) ary Rhodapex Ab/20 (4.42 g) amin'ny fampiasana stirrer ambony (Heidolph Hei-TORQUE value 100) miaraka amin'ny propeller vy tsy misy pentina ary hafana hatramin'ny 82 ° C ao anaty a sambo mitafy rano ao anaty fandroana rano mafana VWR Scientific 1137P.Vahaolana midina amin'ny monomer (28,21 g) sy initiator (20,60 g) dia nampidina tsikelikely tao anaty sambo voasaron-tava ary namporisika nandritra ny 20 minitra.Afangaro mafy ny vahaolana monomer (150 ml h-1) sy ny initiator (27 ml h-1) sisa tavela mba hitazonana ireo poti-javatra ao anaty fampiatoana mandra-pahatonga azy ireo ho ao anaty palitao rano mandritra ny 5 ora amin'ny fampiasana syringe 10 ml sy 100 ml ao anaty fitoeran-javatra. .vita amin'ny paompy syringe.Nitombo ny hafainganam-pandehan'ny stirrer noho ny fitomboan'ny habetsaky ny slurry mba hiantohana ny fitehirizana slurry.Rehefa avy nampidirina ny initiator sy ny emulsion, dia nampiakatra ho 85 ° C ny hafanan'ny fanehoan-kevitra, namporisika tsara tamin'ny 450 rpm nandritra ny 30 minitra, ary nangatsiaka hatramin'ny 65 ° C.Taorian'ny fampangatsiahana, dia nampiana vahaolana roa fifindra-monina ny latex: tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) (70% amin'ny rano) (5 g, 14% amin'ny lanjany) ary ny asidra isoascorbic (5 g, 10% amin'ny lanjany)..Ampio tsikelikely ny t-BHP ary avelao mandritra ny 20 minitra.Avy eo dia ampiana asidra erythorbic amin'ny tahan'ny 4 ml / h avy amin'ny syringe 10 ml amin'ny fampiasana paompy syringe.Ny vahaolana latex avy eo dia nangatsiaka tamin'ny mari-pana amin'ny efitrano ary namboarina ho pH 7 miaraka amin'ny hydroxide sodium 0,1M.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - coalescent biodegradable ambany poizina ho an'ny loko latex 37,60 - nampiana syringe sy paompy amin'ny boky telo (0, 4, 12% v / v) toy ny coalescing agent ho an'ny latex fangaro mba hanamora ny fiforonan'ny sarimihetsika mandritra ny fanamainana37.Ny isan-jaton'ny solids latex dia nofaritana tamin'ny fametrahana 100 µl ny polymère tsirairay ao anaty satroka aluminium foil efa nolanjaina mialoha ary nanamaina tao anaty lafaoro tamin'ny 100 ° C nandritra ny 24 ora.
Ho an'ny fifindran'ny hazavana, ny fangaro vita amin'ny latex tsirairay dia ampiharina amin'ny mikraoskaopy mipetaka amin'ny fampiasana kobam-bary tsy misy vy vita amin'ny vy vita amin'ny calibrate mba hamokarana sarimihetsika 100 µm ary maina amin'ny 20 ° C mandritra ny 48 ora.Ny fifindran'ny hazavana (mifantoka amin'ny taratra mavitrika amin'ny fotosintetika, λ 400-700 nm) dia refesina amin'ny spectroradiometer ILT950 SpectriLight miaraka amin'ny sensor amin'ny halavirana 35 sm avy amin'ny jiro fluorescent 30 W (Sylvania Luxline Plus, n = 6) - izay misy ny hazavana. cyanobacteria sy zavamananaina no voatahiry ny akora mitambatra.SpectrILight III rindrambaiko version 3.5 dia nampiasaina handrakitra ny hazavana sy ny fifindrana amin'ny λ 400-700 nm61.Ny santionany rehetra dia napetraka teo an-tampon'ny sensor, ary natao ho fanaraha-maso ny fitaratra tsy misy loko.
Nasiana santionany latex tao anaty lovia fanaova silicone ary navela ho maina nandritra ny 24 ora alohan'ny hitsapana ny hamafin'ny.Apetraho eo amin'ny satroka vy eo ambanin'ny mikraoskaopy x10 ny santionany latex maina.Taorian'ny fifantohana, ny santionany dia nodinihina tamin'ny tester microhardness Buehler Micromet II.Ny santionany dia niharan'ny hery 100 ka hatramin'ny 200 grama ary ny fotoana entana dia napetraka ho 7 segondra mba hamoronana diamondra dent ao amin'ny santionany.Ny fanontana dia nodinihina tamin'ny fampiasana tanjona mikroskopika Bruker Alicona × 10 miaraka amin'ny rindrambaiko fandrefesana endrika fanampiny.Ny formula hamafin'ny Vickers (Equation 1) dia nampiasaina hanisa ny hamafin'ny latex tsirairay, izay ny HV dia ny isa Vickers, F ny hery ampiasaina, ary ny d dia ny salan'ny diagonaly indent kajy avy amin'ny haavony sy ny sakan'ny latex.sanda indent.Tsy azo refesina ny latex “malefaka” noho ny fikitihana sy ny fihenjanana mandritra ny andrana fanondro.
Mba hamaritana ny mari-pana fifindran'ny vera (Tg) amin'ny firafitry ny latex, dia napetraka ao anaty vilia gel silica ny santionan'ny polymère, maina mandritra ny 24 ora, milanja 0,005 g, ary napetraka ao anaty vilia santionany.Nofonosina ilay lovia ary napetraka tao amin'ny colorimeter scanning differential (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, software analyse data Pyris)62.Ny fomba fikorianan'ny hafanana dia ampiasaina amin'ny fametrahana kaopy fanondro sy kaopy santionany ao anaty lafaoro iray ihany miaraka amin'ny fandrefesana ny mari-pana.Tontalin'ny ramps roa no nampiasaina mba hamoronana fiolahana tsy miovaova.Ny fomba santionany dia naverina naverina avy amin'ny -20 ° C ka hatramin'ny 180 ° C amin'ny tahan'ny 20 ° C isa-minitra.Tehirizina mandritra ny 1 minitra ny teboka fiaingana sy fiafarana tsirairay mba hahitana ny fahatarana amin'ny maripana.
Mba hanombanana ny fahafahan'ny biocomposite mandray CO2, dia nomanina sy nosedraina ny santionany tamin'ny fomba mitovy amin'ny fandalinana nataontsika teo aloha31.Ny lamba fanasan-damba maina sy natao autoclave dia notapatapahina ho 1×1×5 sm eo ho eo ary nolanjaina.Asio 600 µl amin'ny biocoatings roa mahomby indrindra amin'ny tsindrin'ny cyanobacteria tsirairay amin'ny tendrony iray amin'ny tady loofah tsirairay, mandrakotra manodidina ny 1 × 1 × 3 sm, ary maina ao anaty haizina amin'ny 20 ° C mandritra ny 24 ora.Noho ny firafitry ny loofah macroporous dia very maina ny sasany tamin'ny formula, noho izany dia tsy 100% ny fahombiazan'ny fandefasana sela.Mba handresena an'io olana io, ny lanjan'ny fanomanana maina amin'ny loofah dia nofaritana ary natao ho an'ny fanomanana maina.Ny fanaraha-maso abiotika misy loofah, latex, ary fitaovana otrikaina sterile dia nomanina tamin'ny fomba mitovy.
Mba hanaovana andrana fisondrotana CO2 antsasak'adiny dia apetraho ao anaty tavoahangy vera 50 ml ny biocomposite (n = 3) mba hifandraisana amin'ny 5 ml ny famatsian-tsakafo ny tendrony iray amin'ny biocomposite (tsy misy ny biocoating). dia entina amin'ny hetsika capillary..Ny tavoahangy dia voaisy tombo-kase amin'ny cork fingotra butyl amin'ny savaivony 20 mm ary crimped amin'ny satroka aluminium volafotsy.Rehefa voaisy tombo-kase dia tsindrona 45 ml CO2/rivotra 5% miaraka amin'ny fanjaitra sterile mipetaka amin'ny syringe mafy entona.Ny hakitroky ny sela amin'ny fampiatoana fanaraha-maso (n = 3) dia mitovy amin'ny enta-mavesatry ny sela amin'ny biocomposite ao amin'ny medium otrikaina.Ny fitsapana dia natao tamin'ny 18 ± 2 ° C miaraka amin'ny photoperiode 16: 8 ary photoperiod 30,5 µmol m-2 s-1.Nesorina isaky ny roa andro miaraka amin'ny syringe entona entona ny habaka eo amin'ny loha ary nodinihina tamin'ny metatra CO2 miaraka amin'ny fitrandrahana infrarora GEOTech G100 mba hamaritana ny isan-jaton'ny CO2 voaray.Ampio ny habetsaky ny fangaro entona CO2 mitovy.
% CO2 Fix dia kajy toy izao manaraka izao: % CO2 Fix = 5% (v/v) - soraty % CO2 (equation 2) izay P = tsindry, V = volume, T = mari-pana, ary R = entona tsy miovaova.
Ny taham-pitrandrahana CO2 voalaza ho an'ny fampiatoana ny cyanobacteria sy ny biocomposites dia natao ho an'ny fanaraha-maso tsy biolojika.Ny singa miasa amin'ny biomass g dia ny habetsahan'ny biomass maina tsy mihetsika eo amin'ny lamba fanasan-damba.Famaritana izany amin'ny fandanjana santionany loofah mialoha sy aorian'ny fametrahana ny sela.Kaonty ny lanjan'ny enta-mavesatry ny sela (mitovy amin'ny biomass) amin'ny alàlan'ny lanja tsirairay ny fanomanana mialoha sy aorian'ny fanamainana ary amin'ny kajy ny hakitroky ny fanomanana sela (equation 3).Ny fanomanana sela dia heverina ho homogeneous mandritra ny fikolokoloana.
Minitab 18 sy Microsoft Excel miaraka amin'ny RealStatistics add-in dia nampiasaina ho an'ny fanadihadiana statistika.Ny mahazatra dia nosedraina tamin'ny fampiasana ny fitsapana Anderson-Darling, ary ny fitovian'ny fahasamihafana dia nosedraina tamin'ny fampiasana ny fitsapana Levene.Ny angon-drakitra mahafa-po ireo vinavina ireo dia nodinihina tamin'ny alàlan'ny famakafakana ny variana roa (ANOVA) miaraka amin'ny fitsapana Tukey ho fanadihadiana post hoc.Ny angon-drakitra roa tsy mifanaraka amin'ny fiheverana ny mahazatra sy ny fitoviana mitovy dia nodinihina tamin'ny fampiasana ny fitsapana Shirer-Ray-Hara ary avy eo ny Mann-Whitney U-test mba hamaritana ny maha-zava-dehibe ny fitsaboana.Ny maodely généralisée linear mix (GLM) dia nampiasaina ho an'ny angona tsy ara-dalàna misy anton-javatra telo, izay nanova ny angona tamin'ny fampiasana ny Johnson transform63.Ny fifamatorana amin'ny vokatra Pearson dia natao mba hanombanana ny fifandraisana misy eo amin'ny fifantohana Texanol, ny mari-pana fiovan'ny vera, ary ny poizina latex sy ny angon-drakitra adhesion.
Fotoana fandefasana: Jan-05-2023