Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Huonyesha jukwa la slaidi tatu kwa wakati mmoja.Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Kukamata na kuhifadhi kaboni ni muhimu ili kufikia malengo ya Mkataba wa Paris.Photosynthesis ni teknolojia ya asili ya kunasa kaboni.Kuchora msukumo kutoka kwa lichens, tulitengeneza biocomposite ya 3D ya cyanobacteria photosynthetic (yaani kuiga lichen) kwa kutumia polima ya akriliki ya mpira iliyowekwa kwenye sifongo cha loofah.Kiwango cha uchukuaji wa CO2 na biocomposite kilikuwa 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 ya biomass d-1.Kiwango cha uchukuaji kinatokana na majani makavu mwanzoni mwa jaribio na inajumuisha CO2 inayotumika kukuza biomasi mpya na CO2 iliyo katika misombo ya kuhifadhi kama vile wanga.Viwango hivi vya utumiaji vilikuwa mara 14-20 zaidi ya hatua za kudhibiti tope na vinaweza kuongezwa ili kukamata biomasi ya 570 t CO2 t-1 kwa mwaka-1, sawa na hekta 5.5-8.17 × 106 za matumizi ya ardhi , kuondoa 8-12 GtCO2 CO2 kwa mwaka.Kinyume chake, nishati ya kibayolojia ya msitu yenye kunasa na kuhifadhi kaboni ni 0.4–1.2 × 109 ha.Biocomposite ilibakia kufanya kazi kwa wiki 12 bila virutubishi vya ziada au maji, baada ya hapo jaribio lilikatishwa.Ndani ya msimamo wa kiteknolojia wa aina nyingi wa wanadamu wa kukabiliana na mabadiliko ya hali ya hewa, biocomposites za cyanobacteria zilizoundwa na kuboreshwa zina uwezo wa uwekaji endelevu na hatari ili kuongeza uondoaji wa CO2 huku kupunguza upotezaji wa maji, virutubishi na matumizi ya ardhi.
Mabadiliko ya hali ya hewa ni tishio la kweli kwa bioanuwai ya kimataifa, uthabiti wa mfumo ikolojia na watu.Ili kupunguza athari zake mbaya zaidi, mipango iliyoratibiwa na ya kiasi kikubwa ya decarburization inahitajika, na, bila shaka, aina fulani ya kuondolewa kwa moja kwa moja ya gesi za chafu kutoka anga inahitajika.Licha ya upunguzaji kaboni mzuri wa uzalishaji wa umeme2,3, kwa sasa hakuna suluhu za kiteknolojia endelevu za kupunguza kaboni dioksidi ya angahewa (CO2)4, ingawa kunasa gesi ya flue kunaendelea5.Badala ya ufumbuzi wa uhandisi wa hatari na wa vitendo, watu wanapaswa kurejea kwa wahandisi wa asili kwa ajili ya kukamata kaboni - viumbe vya photosynthetic (viumbe vya phototrophic).Usanisinuru ni teknolojia ya asili ya unyakuzi wa kaboni, lakini uwezo wake wa kubadilisha urutubishaji wa kaboni ya anthropogenic kwenye mizani ya muda yenye maana ni wa kutiliwa shaka, vimeng'enya havifanyi kazi vizuri, na uwezo wake wa kusambaza katika mizani ifaayo unatia shaka.Njia inayowezekana ya upigaji picha ni upandaji miti, ambao hukata miti kwa ajili ya nishati ya viumbe kwa kukamata na kuhifadhi kaboni (BECCS) kama teknolojia ya utoaji hasi ambayo inaweza kusaidia kupunguza uzalishaji wa CO21.Hata hivyo, ili kufikia lengo la halijoto la Makubaliano ya Paris la 1.5°C kwa kutumia BECCS kama njia kuu ingehitaji 0.4 hadi 1.2 × 109 ha, sawa na 25–75% ya ardhi ya sasa ya kilimo duniani6.Kwa kuongezea, kutokuwa na uhakika unaohusishwa na athari za kimataifa za urutubishaji wa CO2 kunatilia shaka ufanisi wa jumla wa mashamba ya misitu7.Iwapo tutafikia malengo ya halijoto yaliyowekwa na Makubaliano ya Paris, sekunde 100 za GtCO2 ya gesi zinazochafua mazingira (GGR) lazima ziondolewe kwenye angahewa kila mwaka.Idara ya Utafiti na Ubunifu ya Uingereza hivi majuzi ilitangaza ufadhili wa miradi mitano ya GGR8 ikijumuisha usimamizi wa ardhi ya peatland, hali ya hewa iliyoimarishwa ya miamba, upandaji miti, biochar na mazao ya kudumu ili kulisha mchakato wa BECCS.Gharama za kuondoa zaidi ya 130 MtCO2 kutoka angahewa kwa mwaka ni 10-100 US$/tCO2, 0.2-8.1 MtCO2 kwa mwaka kwa urejeshaji wa peatland, 52-480 US$/tCO2 na 12-27 MtCO2 kwa mwaka kwa hali ya hewa ya miamba. , 0.4-30 USD/mwaka.tCO2, 3.6 MtCO2/mwaka, ongezeko la 1% katika eneo la misitu, 0.4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/yr, biochar, 140-270 US$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 kwa mwaka kwa mazao ya kudumu kwa kutumia BECCS9.
Mchanganyiko wa mbinu hizi unaweza kufikia lengo la 130 Mt CO2 kwa mwaka, lakini gharama za hali ya hewa ya miamba na BECCS ni kubwa, na biochar, ingawa ni ya bei nafuu na isiyohusiana na matumizi ya ardhi, inahitaji malisho kwa mchakato wa uzalishaji wa biochar.inatoa maendeleo na nambari hii ili kupeleka teknolojia zingine za GGR.
Badala ya kutafuta suluhu ardhini, tafuta maji, hasa picha zenye seli moja kama vile mwani mdogo na cyanobacteria10.Mwani (pamoja na cyanobacteria) huchukua takriban 50% ya kaboni dioksidi duniani, ingawa wanachukua 1% tu ya biomass duniani11.Cyanobacteria ni wahandisi asili wa biogeoe, wakiweka msingi wa kimetaboliki ya upumuaji na mageuzi ya maisha ya seli nyingi kupitia usanisinuru wa oksijeni12.Wazo la kutumia cyanobacteria kukamata kaboni sio mpya, lakini mbinu za ubunifu za uwekaji wa kimwili hufungua upeo mpya kwa viumbe hivi vya kale.
Mabwawa ya wazi na viboreshaji fotobio ni rasilimali chaguo-msingi unapotumia mwani mdogo na cyanobacteria kwa madhumuni ya viwanda.Mifumo hii ya kitamaduni hutumia utamaduni wa kusimamishwa ambapo seli huelea kwa uhuru katika hali ya ukuaji14;hata hivyo, madimbwi na vinu vya kupiga picha vina hasara nyingi kama vile uhamishaji hafifu wa CO2 kwa wingi, matumizi makubwa ya ardhi na maji, uwezekano wa uchafuzi wa mazingira, na gharama kubwa za ujenzi na uendeshaji15,16.Virutubisho vya biofilm ambavyo havitumii tamaduni za kusimamishwa ni za kiuchumi zaidi katika suala la maji na anga, lakini viko katika hatari ya uharibifu wa kutengana, kukabiliwa na kikosi cha biofilm (na hivyo kupoteza biomasi hai), na vile vile huathiriwa na uchafuzi wa mazingira17.
Mbinu mpya zinahitajika ili kuongeza kiwango cha uchukuaji wa CO2 na kushughulikia matatizo ambayo yanazuia vinu vya tope na biofilm.Njia moja kama hiyo ni biocomposites ya photosynthetic iliyoongozwa na lichens.Lichens ni changamano cha fangasi na viumbe hai (microalgae na/au cyanobacteria) ambayo hufunika takriban 12% ya eneo la ardhi ya Dunia18.Kuvu hutoa msaada wa kimwili, ulinzi, na uwekaji nanga wa substrate ya photobiotic, ambayo kwa upande hutoa fungi na kaboni (kama bidhaa nyingi za photosynthetic).Biocomposite iliyopendekezwa ni "mimetic ya lichen", ambayo wakazi wa kujilimbikizia wa cyanobacteria hawana immobilized kwa namna ya biocoating nyembamba kwenye substrate ya carrier.Mbali na seli, biocoating ina matrix ya polymer ambayo inaweza kuchukua nafasi ya Kuvu.Emulsion za polima zinazotokana na maji au "lateksi" hupendelewa kwa sababu zinaendana kibiolojia, zinadumu, hazina gharama, ni rahisi kushughulikia na zinapatikana kibiashara19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Urekebishaji wa seli zilizo na polima za mpira huathiriwa sana na muundo wa mpira na mchakato wa malezi ya filamu.Upolimishaji wa Emulsion ni mchakato mseto unaotumika kutengeneza mpira wa sintetiki, vifuniko vya kunata, viunzi, viungio vya zege, karatasi na mipako ya nguo, na rangi za mpira27.Ina faida kadhaa juu ya mbinu zingine za upolimishaji, kama vile kiwango cha juu cha athari na ufanisi wa ubadilishaji wa monoma, pamoja na urahisi wa udhibiti wa bidhaa27,28.Uchaguzi wa monoma hutegemea mali inayotakiwa ya filamu ya polymer inayosababisha, na kwa mifumo ya mchanganyiko wa monoma (yaani, copolymerizations), mali ya polima inaweza kubadilishwa kwa kuchagua uwiano tofauti wa monoma ambao huunda nyenzo za polymer zinazosababisha.Butyl acrylate na styrene ni kati ya monomers ya kawaida ya mpira wa akriliki na hutumiwa hapa.Kwa kuongeza, mawakala wa kuunganisha (km Texanol) mara nyingi hutumiwa kukuza uundaji wa filamu sare ambapo wanaweza kubadilisha sifa za mpira wa polima ili kutoa mipako yenye nguvu na "inayoendelea" (kuunganisha).Katika utafiti wetu wa awali wa uthibitisho-wa-dhana, eneo la juu la uso, muundo wa kibayolojia wa 3D wenye porosity ya juu ulitungwa kwa kutumia rangi ya mpira ya kibiashara iliyowekwa kwenye sifongo cha loofah.Baada ya upotoshaji wa muda mrefu na unaoendelea (wiki nane), biocomposite ilionyesha uwezo mdogo wa kuhifadhi cyanobacteria kwenye kiunzi cha loofah kwa sababu ukuaji wa seli ulidhoofisha uadilifu wa muundo wa mpira.Katika utafiti wa sasa, tulilenga kutengeneza mfululizo wa polima za mpira wa akriliki za kemia inayojulikana kwa matumizi ya mara kwa mara katika programu za kukamata kaboni bila kuacha uharibifu wa polima.Kwa kufanya hivyo, tumeonyesha uwezo wa kuunda vipengee vya matrix ya lichen-kama polymer ambayo hutoa utendakazi bora wa kibiolojia na kuongezeka kwa elasticity ya mitambo ikilinganishwa na biocomposites iliyothibitishwa.Uboreshaji zaidi utaharakisha uchukuaji wa composites kwa ajili ya kunasa kaboni, hasa ikiunganishwa na sainobacteria iliyorekebishwa kimetaboliki ili kuimarisha utengaji wa CO2.
Lateksi tisa zilizo na uundaji wa polima tatu (H = "ngumu", N = "kawaida", S = "laini") na aina tatu za Texanol (0, 4, 12% v / v) zilijaribiwa kwa sumu na uwiano wa matatizo.Wambiso.kutoka kwa cyanobacteria mbili.Aina ya mpira iliathiri sana S. elongatus PCC 7942 (jaribio la Shirer-Ray-Hare, mpira: DF=2, H=23.157, P=<0.001) na CCAP 1479/1A (njia mbili ANOVA, mpira: DF=2, F = 103.93, P = <0.001) (Mchoro 1a).Mkusanyiko wa texanol haukuathiri sana ukuaji wa S. elongatus PCC 7942, N-latex pekee haikuwa na sumu (Mchoro 1a), na 0 N na 4 N ilidumisha ukuaji wa 26% na 35%, kwa mtiririko huo (Mann- Whitney U, 0 N dhidi ya 4 N: W = 13.50, P = 0.245; 0 N dhidi ya udhibiti: W = 25.0, P = 0.061; 4 N dhidi ya udhibiti: W = 25.0, P = 0.061) na 12 N iliyodumishwa ukuaji kulinganishwa kwa udhibiti wa kibiolojia (Chuo Kikuu cha Mann-Whitney, 12 N dhidi ya udhibiti: W = 17.0, P = 0.885).Kwa S. elongatus CCAP 1479/1A, mchanganyiko wa mpira na ukolezi wa texanoli vilikuwa vipengele muhimu, na mwingiliano mkubwa ulionekana kati ya hizi mbili (ANOVA ya njia mbili, mpira: 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 na lateksi zote "laini" zilikuza ukuaji (Mchoro 1a).Kuna tabia ya kuboresha ukuaji na kupungua kwa muundo wa styrene.
Upimaji wa sumu na mshikamano wa sianobacteria (Synechococcus elongatus PCC 7942 na CCAP 1479/1A) hadi michanganyiko ya mpira, uhusiano na halijoto ya mpito ya glasi (Tg) na matrix ya uamuzi kulingana na sumu na data ya kushikamana.(a) Uchunguzi wa sumu ulifanywa kwa kutumia sehemu tofauti za ukuaji wa asilimia ya sainobacteria iliyorekebishwa ili kudhibiti tamaduni za kusimamishwa.Matibabu yaliyowekwa alama ya * ni tofauti sana na vidhibiti.(b) Data ya ukuaji wa cyanobacteria dhidi ya Tg mpira (maana ± SD; n = 3).(c) Idadi iliyojumlishwa ya sianobacteria iliyotolewa kutoka kwa jaribio la kunata la kibayolojia.(d) Data ya kujitoa dhidi ya Tg ya mpira (maana ± StDev; n = 3).e Matrix ya uamuzi kulingana na sumu na data ya kushikamana.Uwiano wa styrene na butyl akrilate ni 1:3 kwa "ngumu" (H) mpira, 1: 1 kwa "kawaida" (N) na 3:1 kwa "laini" (S).Nambari za awali katika msimbo wa mpira zinalingana na maudhui ya Texanol.
Katika hali nyingi, uhai wa seli ulipungua kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa texanol, lakini hakukuwa na uwiano muhimu kwa aina yoyote ya matatizo (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r. = - 0.127, P = 0.527).Kwenye mtini.1b inaonyesha uhusiano kati ya ukuaji wa seli na halijoto ya mpito ya kioo (Tg).Kuna uhusiano mkubwa hasi kati ya ukolezi wa texanol na thamani za Tg (H-latex: DF=7, r=-0.989, P=<0.001; N-latex: DF=7, r=-0.964, P=<0.001 S- mpira: DF=7, r=-0.946, P=<0.001).Data ilionyesha kuwa Tg mojawapo ya ukuaji wa S. elongatus PCC 7942 ilikuwa karibu 17 °C (Mchoro 1b), huku S. elongatus CCAP 1479/1A ikipendelea Tg chini ya 0 °C (Mchoro 1b).S. elongatus CCAP 1479/1A pekee ndiyo iliyokuwa na uwiano mbaya hasi kati ya Tg na data ya sumu (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
Lateksi zote zilikuwa na mshikamano mzuri wa kujitoa, na hakuna hata mmoja wao iliyotolewa zaidi ya 1% ya seli baada ya 72 h (Mchoro 1c).Hakukuwa na tofauti kubwa kati ya lateksi za aina mbili za S. elongatus (PCC 7942: mtihani wa Scheirer-Ray-Hara, Latex*Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Mtihani wa Ray).– Hare mtihani, latex*texanol, DF=4, H=3.277, P=0.513).Kadiri mkusanyiko wa Texanol unavyoongezeka, seli zaidi hutolewa (Mchoro 1c).ikilinganishwa na S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (Mchoro 1d).Zaidi ya hayo, hapakuwa na uhusiano wa kitakwimu kati ya Tg na mshikamano wa seli wa aina hizi mbili (PCC 7942: DF=25, r=0.301, P=0.127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0.287, P=0.147).
Kwa aina zote mbili, polima "ngumu" za mpira hazikuwa na ufanisi.Kinyume chake, 4N na 12N zilifanya vyema zaidi dhidi ya S. elongatus PCC 7942, huku 4S na 12S zilifanya vyema zaidi dhidi ya CCAP 1479/1A (Mchoro 1e), ingawa ni wazi kuna nafasi ya uboreshaji zaidi wa matrix ya polima.Polima hizi zimetumika katika majaribio ya uchukuaji wa CO2 nusu-batch.
Fonefiziolojia ilifuatiliwa kwa siku 7 kwa kutumia seli zilizoahirishwa katika muundo wa mpira wa maji.Kwa ujumla, kiwango cha usanisinuru (PS) na kiwango cha juu cha mavuno cha PSII (Fv/Fm) hupungua kulingana na wakati, lakini upungufu huu haulingani na baadhi ya seti za data za PS zinaonyesha jibu la pande mbili, na kupendekeza jibu la sehemu, ingawa urejeshaji wa wakati halisi. shughuli fupi za PS (Mchoro 2a na 3b).Majibu mawili ya Fv/Fm hayakutamkwa kidogo (Kielelezo 2b na 3b).
(a) Kiwango kinachoonekana cha usanisinuru (PS) na (b) kiwango cha juu zaidi cha mavuno ya kiasi cha PSII (Fv/Fm) cha Synechococcus elongatus PCC 7942 kutokana na uundaji wa mpira ikilinganishwa na udhibiti wa tamaduni za kusimamishwa.Uwiano wa styrene na butyl akrilate ni 1:3 kwa "ngumu" (H) mpira, 1: 1 kwa "kawaida" (N) na 3:1 kwa "laini" (S).Nambari za awali katika msimbo wa mpira zinalingana na maudhui ya Texanol.(inamaanisha ± kupotoka kwa kawaida; n = 3).
(a) Kiwango kinachoonekana cha usanisinuru (PS) na (b) kiwango cha juu cha mavuno cha PSII (Fv/Fm) cha Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A kutokana na michanganyiko ya mpira ikilinganishwa na udhibiti wa tamaduni za kusimamishwa.Uwiano wa styrene na butyl akrilate ni 1:3 kwa "ngumu" (H) mpira, 1: 1 kwa "kawaida" (N) na 3:1 kwa "laini" (S).Nambari za awali katika msimbo wa mpira zinalingana na maudhui ya Texanol.(inamaanisha ± kupotoka kwa kawaida; n = 3).
Kwa S. elongatus PCC 7942, utungaji wa mpira na ukolezi wa Texanol haukuathiri PS baada ya muda (GLM, Latex*Texanol*Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), ingawa utungaji ulikuwa jambo muhimu ( GLM)., mpira * muda, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (Mchoro 2a).Hakukuwa na athari kubwa ya ukolezi wa Texanol kwa muda (GLM, Texanol*muda, DF=14, F=1.63, P=0.078).Kulikuwa na mwingiliano mkubwa ulioathiri Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).Mwingiliano kati ya uundaji wa mpira na ukolezi wa Texanol ulikuwa na athari kubwa kwenye Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001).Kila kigezo pia huathiri Fv/Fm baada ya muda (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 na Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=< 0.001).Latex 12H ilidumisha thamani za chini kabisa za PS na Fv/Fm (Kielelezo 2b), ikionyesha kuwa polima hii ina sumu zaidi.
PS ya S. elongatus CCAP 1479/1A ilikuwa tofauti sana (GLM, latex * Texanol * time, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), ikiwa na muundo wa mpira badala ya ukolezi wa Texanol (GLM, Latex* time, DF =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*wakati, DF=14, F=1.26, P=0.239).Polima “laini” 0S na 4S zilidumisha viwango vya juu kidogo vya utendaji wa PS kuliko kusimamishwa kwa udhibiti (Mann-Whitney U, 0S dhidi ya vidhibiti, W = 686.0, P = 0.044, 4S dhidi ya vidhibiti, W = 713, P = 0.01) na kudumisha kanuni iliyoboreshwa Fv./Fm (Kielelezo 3a) inaonyesha usafiri bora zaidi hadi Photosystem II.Kwa thamani za Fv/Fm za seli za CCAP 1479/1A, kulikuwa na tofauti kubwa ya mpira baada ya muda (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (Mchoro 3b).)
Kwenye mtini.4 inaonyesha wastani wa PS na Fv/Fm katika kipindi cha siku 7 kama kipengele cha ukuaji wa seli kwa kila aina.S. elongatus PCC 7942 haikuwa na muundo wazi (Mchoro 4a na b), hata hivyo, CCAP 1479/1A ilionyesha uhusiano wa kimfano kati ya PS (Mchoro 4c) na Fv/Fm (Mchoro 4d) kama maadili uwiano wa styrene na butyl akrilate hukua na mabadiliko.
Uhusiano kati ya ukuaji na fofiziolojia ya Synechococcus longum juu ya maandalizi ya mpira.(a) Data ya sumu iliyopangwa dhidi ya kiwango dhahiri cha usanisinuru (PS), (b) kiwango cha juu cha mavuno ya kiasi cha PSII (Fv/Fm) cha PCC 7942. c Data ya sumu iliyopangwa dhidi ya PS na d Fv/Fm CCAP 1479/1A.Uwiano wa styrene na butyl akrilate ni 1:3 kwa "ngumu" (H) mpira, 1: 1 kwa "kawaida" (N) na 3:1 kwa "laini" (S).Nambari za awali katika msimbo wa mpira zinalingana na maudhui ya Texanol.(inamaanisha ± kupotoka kwa kawaida; n = 3).
PCC 7942 ya biocomposite ilikuwa na athari ndogo juu ya uhifadhi wa seli na uvujaji wa seli wakati wa wiki nne za kwanza (Mchoro 5).Baada ya awamu ya awali ya matumizi ya CO2, seli zilizowekwa na 12 N mpira zilianza kutoa CO2, na muundo huu uliendelea kati ya siku 4 na 14 (Mchoro 5b).Data hizi zinaendana na uchunguzi wa kubadilika rangi kwa rangi.Uchukuaji wa CO2 halisi ulianza tena kutoka siku ya 18. Licha ya kutolewa kwa seli (Mchoro 5a), PCC 7942 12 N biocomposite bado ilikusanya CO2 zaidi kuliko kusimamishwa kwa udhibiti kwa siku 28, ingawa kidogo (Mann-Whitney U-test, W = 2275.5; P = 0.066).Kiwango cha kunyonya kwa CO2 kwa mpira 12 N na 4 N ni 0.51 ± 0.34 na 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 ya biomass d-1.Kulikuwa na tofauti kubwa ya kitakwimu kati ya matibabu na viwango vya muda (jaribio la Mwenyekiti-Ray-Hare, matibabu: DF=2, H=70.62, P=<0.001 wakati: DF=13, H=23.63, P=0.034), lakini haikuwa hivyo.kulikuwa na uhusiano mkubwa kati ya matibabu na wakati (Mtihani wa Mwenyekiti-Ray-Har, wakati* matibabu: DF=26, H=8.70, P=0.999).
Majaribio ya kuchukua nusu-bechi ya CO2 kwenye Synechococcus elongatus PCC 7942 biocomposites kwa kutumia 4N na 12N mpira.(a) Picha zinaonyesha kutolewa kwa seli na kubadilika rangi kwa rangi, pamoja na picha za SEM za kibaiocomposite kabla na baada ya majaribio.Mistari yenye vitone nyeupe huonyesha tovuti za utuaji wa seli kwenye kibaiocomposite.(b) Utumiaji wa jumla wa CO2 katika kipindi cha wiki nne.Lateksi ya "Kawaida" (N) ina uwiano wa styrene na butillate akrilate ya 1:1.Nambari za awali katika msimbo wa mpira zinalingana na maudhui ya Texanol.(inamaanisha ± kupotoka kwa kawaida; n = 3).
Uhifadhi wa seli uliboreshwa kwa kiasi kikubwa kwa aina ya CCAP 1479/1A yenye 4S na 12S, ingawa rangi ilibadilika polepole rangi baada ya muda (Mchoro 6a).Biocomposite CCAP 1479/1A inachukua CO2 kwa siku 84 kamili (wiki 12) bila virutubisho vya ziada vya lishe.Uchunguzi wa SEM (Mchoro 6a) ulithibitisha uchunguzi wa kuona wa kikosi kidogo cha seli.Hapo awali, seli ziliwekwa kwenye mipako ya mpira ambayo ilidumisha uadilifu wake licha ya ukuaji wa seli.Kiwango cha utumiaji wa CO2 kilikuwa cha juu zaidi kuliko kikundi cha udhibiti (jaribio la Scheirer-Ray-Har, matibabu: DF=2; H=240.59; P=<0.001, wakati: DF=42; H=112; P=<0.001 ) ( Kielelezo 6b).Mchanganyiko wa kibayolojia wa 12S ulipata matumizi ya juu zaidi ya CO2 (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 biomass kwa siku), wakati 4S latex ilikuwa 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 biomass kwa siku, lakini hawakuwa tofauti sana (Mann-Whitney U. . mtihani, W = 1507.50; P = 0.07) na hakuna mwingiliano mkubwa kati ya matibabu na wakati (mtihani wa Shirer-Rey-Hara, wakati * matibabu: DF = 82; H = 10 .37; P = 1.000).
Jaribio la nusu ya CO2 kwa kutumia Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biocomposites yenye 4N na 12N latex.(a) Picha zinaonyesha kutolewa kwa seli na kubadilika rangi kwa rangi, pamoja na picha za SEM za kibaiocomposite kabla na baada ya majaribio.Mistari yenye vitone nyeupe huonyesha tovuti za utuaji wa seli kwenye kibaiocomposite.(b) Utumiaji wa jumla wa CO2 katika kipindi cha wiki kumi na mbili.Laini "Laini" (S) ina uwiano wa styrene na butilamini akrilate ya 1:1.Nambari za awali katika msimbo wa mpira zinalingana na maudhui ya Texanol.(inamaanisha ± kupotoka kwa kawaida; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (jaribio la Shirer-Ray-Har, muda*matibabu: DF=4, H=3.243, P=0.518) au kibaiocomposite S. elongatus CCAP 1479/1A (mbili-ANOVA, muda*matibabu: DF=8 , F = 1.79, P = 0.119) (Mchoro S4).Biocomposite PCC 7942 ilikuwa na maudhui ya juu zaidi ya wanga katika wiki ya 2 (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), wakati kusimamishwa kwa udhibiti kulikuwa na maudhui ya juu ya kabohaidreti katika wiki ya 4 wakati (udhibiti = 59.6 ± 2.84% w/w).Jumla ya maudhui ya kabohaidreti ya CCAP 1479/1A biocomposite ililinganishwa na kusimamishwa kwa udhibiti isipokuwa mwanzoni mwa jaribio, na mabadiliko fulani katika mpira wa 12S katika wiki ya 4. Thamani za juu zaidi za biocomposite zilikuwa 51.9 ± 9.6 wt% kwa 4S na 77.1 ± 17.0 wt% kwa 12S.
Tumedhamiria kuonyesha uwezekano wa muundo wa kuimarisha uadilifu wa muundo wa mipako nyembamba ya polima ya mpira kama sehemu muhimu ya dhana ya lichen inayoiga kibayolojia bila kuacha upatanifu au utendakazi.Kwa hakika, ikiwa changamoto za kimuundo zinazohusiana na ukuaji wa seli zitatatuliwa, tunatarajia maboresho makubwa ya utendakazi dhidi ya composites zetu za majaribio, ambazo tayari zinaweza kulinganishwa na mifumo mingine ya kukamata kaboni ya cyanobacteria na mwani.
Mipako lazima isiwe na sumu, idumu, iauni mshikamano wa seli kwa muda mrefu, na lazima iwe na vinyweleo ili kukuza uhamishaji bora wa CO2 na uondoaji gesi wa O2.Polima za akriliki za aina ya mpira ni rahisi kutayarisha na hutumiwa sana katika tasnia ya rangi, nguo na wambiso30.Tuliunganisha cyanobacteria na emulsion ya akriliki ya mpira wa akriliki ya polima iliyopolimishwa na uwiano maalum wa chembe za akrilate ya styrene/butyl na viwango mbalimbali vya Texanol.Styrene na butyl acrylate walichaguliwa kuwa na uwezo wa kudhibiti mali ya kimwili, hasa elasticity na coalescence ufanisi wa mipako (muhimu kwa ajili ya mipako yenye nguvu na yenye wambiso), kuruhusu awali ya "ngumu" na "laini" aggregates chembe.Takwimu za sumu zinaonyesha kuwa mpira "ngumu" wenye maudhui ya juu ya styrene haifai kwa maisha ya cyanobacteria.Tofauti na butyl acrylate, styrene inachukuliwa kuwa sumu kwa algae32,33.Aina za cyanobacteria ziliitikia kwa njia tofauti kabisa na mpira, na halijoto bora ya mpito ya glasi (Tg) ilibainishwa kwa S. elongatus PCC 7942, huku S. elongatus CCAP 1479/1A ilionyesha uhusiano hasi wa mstari na Tg.
Joto la kukausha huathiri uwezo wa kuunda filamu ya mpira ya sare inayoendelea.Ikiwa halijoto ya kukausha iko chini ya Kima cha Chini cha Halijoto ya Kutengeneza Filamu (MFFT), chembechembe za mpira wa polima hazitaungana kikamilifu, na hivyo kusababisha kushikana tu kwenye kiolesura cha chembe.Filamu zinazotokana na mshikamano duni na nguvu za mitambo na zinaweza kuwa katika hali ya unga29.MFFT inahusiana kwa karibu na Tg, ambayo inaweza kudhibitiwa na utunzi wa monoma na uongezaji wa viambatanisho kama vile Texanol.Tg huamua mali nyingi za kimwili za mipako inayosababisha, ambayo inaweza kuwa katika hali ya mpira au kioo34.Kulingana na mlinganyo wa Flory-Fox35, Tg inategemea aina ya monoma na muundo wa asilimia ya jamaa.Kuongezewa kwa coalescent kunaweza kupunguza MFFT kwa ukandamizaji wa mara kwa mara wa Tg ya chembe za mpira, ambayo inaruhusu uundaji wa filamu kwa joto la chini, lakini bado huunda mipako ngumu na yenye nguvu kwa sababu coalescent hupuka polepole kwa muda au imetolewa 36 .
Kuongezeka kwa mkusanyiko wa Texanol inakuza uundaji wa filamu kwa kulainisha chembe za polima (kupunguza Tg) kwa sababu ya kunyonya na chembe wakati wa kukausha, na hivyo kuongeza nguvu ya filamu ya kushikamana na kujitoa kwa seli.Kwa sababu mchanganyiko wa kibayolojia hukaushwa kwenye halijoto iliyoko (~18–20°C), Tg (30 hadi 55°C) ya mpira “ngumu” ni wa juu zaidi ya halijoto ya kukauka, kumaanisha kuwa muunganiko wa chembe huenda usiwe bora zaidi, hivyo kusababisha Filamu za B ambazo zinasalia kuwa zenye nguvu, sifa duni za kimitambo na za kuambatana, unyumbufu mdogo na utengamano30 hatimaye husababisha upotevu mkubwa wa seli.Uundaji wa filamu kutoka kwa polima za "kawaida" na "laini" hutokea au chini ya Tg ya filamu ya polima, na uundaji wa filamu unaboreshwa na ushirikiano ulioboreshwa, na kusababisha filamu za polima zinazoendelea na uboreshaji wa mitambo, mshikamano, na wambiso.Filamu itakayotolewa itasalia kuwa ya mpira wakati wa majaribio ya kunasa CO2 kutokana na Tg yake kuwa karibu na (mchanganyiko wa "kawaida": 12 hadi 20 ºC) au chini zaidi (mchanganyiko "laini": -21 hadi -13 °C ) hadi halijoto iliyoko 30 .Mpira "Ngumu" (3.4 hadi 2.9 kgf mm–1) ni ngumu mara tatu kuliko mpira wa "kawaida" (1.0 hadi 0.9 kgf mm–1).Ugumu wa lateksi "laini" hauwezi kupimwa kwa ugumu mdogo kutokana na rubberiness yao nyingi na kunata kwenye joto la kawaida.Chaji ya usoni pia inaweza kuathiri uhusiano wa kushikamana, lakini data zaidi inahitajika ili kutoa maelezo ya maana.Walakini, mpira wote ulihifadhi seli kwa ufanisi, ikitoa chini ya 1%.
Uzalishaji wa photosynthesis hupungua kwa muda.Mfiduo wa polystyrene husababisha usumbufu wa membrane na mkazo wa oksidi38,39,40,41.Thamani za Fv/Fm za S. elongatus CCAP 1479/1A zilizofichuliwa kwa 0S na 4S zilikuwa juu karibu mara mbili ikilinganishwa na udhibiti wa kusimamishwa, ambao unakubaliana vyema na kiwango cha utumiaji cha CO2 cha 4S biocomposite, na vile vile na maadili ya chini ya wastani ya PS.maadili.Thamani za juu za Fv/Fm zinaonyesha kuwa usafiri wa elektroni hadi PSII unaweza kutoa fotoni42 zaidi, jambo ambalo linaweza kusababisha viwango vya juu vya urekebishaji wa CO2.Hata hivyo, ikumbukwe kwamba data ya fofiziolojia ilipatikana kutoka kwa seli zilizosimamishwa katika miyeyusho ya mpira wa maji yenye maji na huenda isiwe lazima kulinganishwa moja kwa moja na composites kukomaa.
Iwapo mpira utaunda kizuizi kwa ubadilishanaji wa mwanga na/au gesi na kusababisha kizuizi cha mwanga na CO2, inaweza kusababisha mkazo wa seli na kupunguza utendakazi, na ikiwa itaathiri kutolewa kwa O2, kupumua kwa picha39.Usambazaji wa mwanga wa mipako iliyoponywa ulitathminiwa: mpira "ngumu" ulionyesha kupungua kidogo kwa upitishaji wa mwanga kati ya 440 na 480 nm (iliyoboreshwa kwa sehemu kwa kuongeza mkusanyiko wa Texanol kutokana na uboreshaji wa ushirikiano wa filamu), wakati "laini" na "kawaida". ” mpira ulionyesha kupungua kidogo kwa upitishaji wa mwanga.haionyeshi hasara inayoonekana.Uchanganuzi, pamoja na incubations zote, zilifanywa kwa mwangaza mdogo (30.5 µmol m-2 s-1), kwa hivyo mionzi yoyote inayofanya kazi kwa usanisinuru kutokana na matrix ya polima italipwa na inaweza hata kuwa muhimu katika kuzuia upigaji picha.kwa uharibifu wa nguvu za mwanga.
Biocomposite CCAP 1479/1A ilifanya kazi katika siku 84 za majaribio, bila mauzo ya virutubishi au hasara kubwa ya biomasi, ambalo ni lengo kuu la utafiti.Uondoaji wa rangi ya seli unaweza kuhusishwa na mchakato wa chlorosis kukabiliana na njaa ya nitrojeni ili kufikia maisha ya muda mrefu (hali ya kupumzika), ambayo inaweza kusaidia seli kuanza tena ukuaji baada ya mkusanyiko wa kutosha wa nitrojeni.Picha za SEM zilithibitisha kuwa seli zilibakia ndani ya mipako licha ya mgawanyiko wa seli, kuonyesha elasticity ya mpira "laini" na hivyo kuonyesha faida wazi juu ya toleo la majaribio.Mpira "laini" una takriban 70% ya akrilati ya butili (kwa uzani), ambayo ni ya juu zaidi kuliko mkusanyiko uliobainishwa wa mipako inayonyumbulika baada ya kukauka44.
Utumiaji wa wavu wa CO2 ulikuwa wa juu zaidi kuliko ule wa kusimamishwa kwa udhibiti (14-20 na mara 3-8 juu kwa S. elongatus CCAP 1479/1A na PCC 7942, mtawalia).Hapo awali, tulitumia mfano wa uhamisho wa molekuli wa CO2 ili kuonyesha kwamba kiendeshi kikuu cha matumizi ya juu ya CO2 ni gradient kali ya mkusanyiko wa CO2 kwenye uso wa biocomposite31 na kwamba utendaji wa biocomposite unaweza kupunguzwa na upinzani dhidi ya uhamisho wa wingi.Tatizo hili linaweza kutatuliwa kwa kujumuisha viambato visivyo na sumu, visivyotengeneza filamu kwenye mpira ili kuongeza upenyezaji na upenyezaji wa mipako26, lakini uhifadhi wa seli unaweza kuathiriwa kwani mkakati huu bila shaka utasababisha filamu dhaifu20.Muundo wa kemikali unaweza kubadilishwa wakati wa upolimishaji ili kuongeza porosity, ambayo ni chaguo bora, hasa katika suala la uzalishaji wa viwanda na scalability45.
Utendaji wa biocomposite mpya ikilinganishwa na tafiti za hivi karibuni kwa kutumia biocomposites kutoka kwa microalgae na cyanobacteria ilionyesha faida katika kurekebisha kiwango cha upakiaji wa seli (Jedwali 1) 21,46 na kwa muda mrefu wa uchambuzi (siku 84 dhidi ya masaa 1546 na wiki 321).
Kiasi cha wanga katika seli hulinganishwa vyema na masomo mengine47,48,49,50 kwa kutumia cyanobacteria na hutumika kama kigezo kinachowezekana cha kunasa kaboni na utumiaji / uokoaji, kama vile michakato ya uchachishaji ya BECCS49,51 au kwa utengenezaji wa kaboni inayoweza kuoza. bioplastiki52 .Kama sehemu ya mantiki ya utafiti huu, tunadhania kwamba upandaji miti, hata kuzingatiwa katika dhana hasi ya uzalishaji wa hewa ya BECCS, si dawa ya mabadiliko ya hali ya hewa na hutumia sehemu ya kutisha ya ardhi inayolimwa duniani6.Kama jaribio la mawazo, ilikadiriwa kuwa kati ya 640 na 950 GtCO2 ingehitaji kuondolewa kutoka angahewa ifikapo 2100 ili kupunguza ongezeko la joto duniani hadi 1.5°C53 (karibu 8 hadi 12 GtCO2 kwa mwaka).Ili kufikia hili kwa kutumia biocomposite inayofanya kazi vizuri zaidi (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 biomass kwa mwaka-1) kutahitaji upanuzi wa kiasi kutoka 5.5 × 1010 hadi 8.2 × 1010 m3 (pamoja na ufanisi sawa wa photosynthetic), iliyo na kutoka lita bilioni 196 hadi 2. polima.Kwa kuchukulia kuwa 1 m3 ya biocomposites inachukua 1 m2 ya eneo la ardhi, eneo linalohitajika kuchukua lengo la jumla la mwaka wa CO2 litakuwa kati ya hekta milioni 5.5 na 8.17, ambayo ni sawa na 0.18-0.27% ya kufaa kwa maisha ya ardhi katika tropiki, na kupunguza eneo la ardhi.hitaji la BECCS kwa 98-99%.Ikumbukwe kwamba uwiano wa kukamata kinadharia unategemea ngozi ya CO2 iliyorekodi katika mwanga mdogo.Mara tu muundo wa kibayolojia unapofichuliwa kwa mwangaza wa asili zaidi, kasi ya uchukuaji wa CO2 huongezeka, na hivyo kupunguza zaidi mahitaji ya ardhi na kuelekeza mizani kuelekea dhana ya kibayolojia.Walakini, utekelezaji lazima uwe kwenye ikweta kwa nguvu na muda wa taa ya nyuma kila wakati.
Athari ya kimataifa ya urutubishaji wa CO2, yaani, ongezeko la tija ya mimea inayosababishwa na kuongezeka kwa upatikanaji wa CO2, imepungua katika maeneo mengi ya ardhi, pengine kutokana na mabadiliko ya virutubisho muhimu vya udongo (N na P) na rasilimali za maji7.Hii ina maana kwamba usanisinuru wa nchi kavu hauwezi kusababisha kuongezeka kwa CO2, licha ya viwango vya juu vya CO2 angani.Katika muktadha huu, mikakati ya msingi ya kukabiliana na mabadiliko ya tabianchi kama vile BECCS ina uwezekano mdogo wa kufanikiwa.Ikiwa jambo hili la kimataifa litathibitishwa, biocomposite yetu iliyoongozwa na lichen inaweza kuwa nyenzo kuu, kubadilisha vijidudu vya photosynthetic vyenye seli moja kuwa "mawakala wa ardhini."Mimea mingi ya nchi kavu hurekebisha CO2 kupitia usanisinuru wa C3, huku mimea ya C4 ikipendelea zaidi makazi yenye joto na ukame na ina ufanisi zaidi katika shinikizo la juu la CO254.Cyanobacteria hutoa njia mbadala ambayo inaweza kukabiliana na utabiri wa kutisha wa kupunguzwa kwa mfiduo wa dioksidi kaboni katika mimea ya C3.Cyanobacteria wameshinda vizuizi vya upumuaji kwa kutengeneza utaratibu mzuri wa kurutubisha kaboni ambapo shinikizo la juu la sehemu la CO2 huwasilishwa na kudumishwa na ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) ndani ya kaboksisomes karibu.Ikiwa uzalishaji wa biocomposites ya cyanobacteria unaweza kuongezeka, hii inaweza kuwa silaha muhimu kwa wanadamu katika vita dhidi ya mabadiliko ya hali ya hewa.
Biocomposites (miiga ya lichen) hutoa faida wazi dhidi ya tamaduni za kawaida za kusimamisha mwani na sainobacteria, kutoa viwango vya juu vya utumiaji wa CO2, kupunguza hatari za uchafuzi wa mazingira, na kuahidi kuepusha CO2 ya ushindani.Gharama hupunguza kwa kiasi kikubwa matumizi ya ardhi, maji na virutubisho56.Utafiti huu unaonyesha uwezekano wa kutengeneza na kutengeneza mpira wa hali ya juu unaoendana na kibayolojia ambao, ukiunganishwa na sifongo cha loofah kama sehemu ndogo ya mtahiniwa, unaweza kutoa utumiaji mzuri wa CO2 kwa miezi kadhaa ya upasuaji huku ikipunguza upotezaji wa seli.Biocomposites inaweza kinadharia kukamata takriban 570 t CO2 t-1 ya majani kwa mwaka na inaweza kuthibitisha kuwa muhimu zaidi kuliko mikakati ya upandaji miti ya BECCS katika kukabiliana na mabadiliko ya hali ya hewa.Kwa uboreshaji zaidi wa utunzi wa polima, majaribio katika mwangaza wa juu zaidi, na kuunganishwa na uhandisi wa kimetaboliki wa kina, wahandisi asili wa biogeoengine wanaweza tena kusaidia.
Polima za mpira wa akriliki zilitayarishwa kwa kutumia mchanganyiko wa styrene monoma, akrilate ya butyl na asidi ya akriliki, na pH ilirekebishwa hadi 7 na hidroksidi ya sodiamu 0.1 M (meza 2).Asidi ya styrene na butyl hufanya sehemu kubwa ya minyororo ya polima, wakati asidi ya akriliki husaidia kuweka chembe za mpira katika kusimamishwa57.Miundo ya muundo wa mpira imedhamiriwa na joto la mpito la glasi (Tg), ambalo linadhibitiwa kwa kubadilisha uwiano wa styrene na butyl acrylate, ambayo hutoa mali "ngumu" na "laini", kwa mtiririko huo58.Polima ya mpira wa akriliki ya kawaida ni 50:50 styrene:butyl akrilate 30, kwa hivyo katika utafiti huu mpira ulio na uwiano huu ulirejelewa kama mpira "kawaida", na mpira wenye maudhui ya juu zaidi ya styrene ulirejelewa kama mpira wenye maudhui ya chini ya styrene. .inaitwa "laini" kama "ngumu".
Emulsion ya msingi ilitayarishwa kwa kutumia maji yaliyosafishwa (174 g), sodium bicarbonate (0.5 g) na Rhodapex Ab/20 surfactant (30.92 g) (Solvay) ili kuleta utulivu wa matone 30 ya monoma.Kwa kutumia sindano ya glasi (Uhandisi wa Kioo cha Sayansi) yenye pampu ya sindano, aliquot ya pili iliyo na styrene, butyl akrilate na asidi ya akriliki iliyoorodheshwa kwenye Jedwali 2 iliongezwa kwa kiwango cha 100 ml h-1 kwa emulsion ya msingi zaidi ya saa 4 (Cole). -Palmer, Mlima Vernon, Illinois).Tayarisha suluhisho la kianzilishi cha upolimishaji 59 kwa kutumia dHO na ammoniamu persulfate (100 ml, 3% w/w).
Koroga myeyusho ulio na dHO (206 g), sodium bicarbonate (1 g) na Rhodapex Ab/20 (4.42 g) kwa kutumia kichocheo cha juu (Heidolph Hei-TORQUE thamani 100) kwa propela ya chuma cha pua na joto hadi 82°C katika a chombo kilicho na koti la maji katika bafu ya maji yenye joto ya VWR Scientific 1137P.Suluhisho lililopunguzwa la uzani la monoma (28.21 g) na kianzilishi (20.60 g) liliongezwa kwa kushuka kwenye chombo kilichotiwa koti na kukorogwa kwa dakika 20.Changanya kwa nguvu monoma iliyobaki (150 ml h-1) na suluhu za kianzilishi (27 ml h-1) ili kuweka chembe katika kusimamishwa hadi ziongezwe kwenye jaketi la maji kwa zaidi ya saa 5 kwa kutumia sindano 10 ml na 100 ml mtawalia kwenye chombo. .kukamilika kwa pampu ya sindano.Kasi ya kichochezi iliongezwa kutokana na ongezeko la ujazo wa tope ili kuhakikisha uhifadhi wa tope.Baada ya kuongeza kianzisha na emulsion, joto la mmenyuko lilifufuliwa hadi 85 ° C, likichochewa vizuri saa 450 rpm kwa dakika 30, kisha kilichopozwa hadi 65 ° C.Baada ya kupoa, suluhu mbili za uhamishaji ziliongezwa kwa mpira: tert-butyl hidropeksidi (t-BHP) (70% katika maji) (5 g, 14% kwa uzani) na asidi ya isoscorbic (5 g, 10% kwa uzani)..Ongeza t-BHP tone kwa tone na uondoke kwa dakika 20.Kisha asidi ya erithorbic iliongezwa kwa kiwango cha 4 ml / h kutoka kwa sindano ya 10 ml kwa kutumia pampu ya sindano.Suluhisho la mpira kisha lilipozwa kwa joto la kawaida na kurekebishwa hadi pH 7 na hidroksidi ya sodiamu 0.1M.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - yenye sumu ya chini inayoweza kuunganishwa kwa rangi za mpira 37,60 - iliongezwa kwa sirinji na pampu katika kiasi tatu (0, 4, 12% v/v) kama wakala wa kuunganisha kwa mchanganyiko wa mpira ili kuwezesha uundaji wa filamu wakati wa kukausha37.Asilimia ya ungo za mpira iliamuliwa kwa kuweka 100 µl ya kila polima kwenye vifuniko vya karatasi vya alumini vilivyopimwa awali na kukaushwa katika oveni ifikapo 100°C kwa saa 24.
Kwa upitishaji wa mwanga, kila mchanganyiko wa mpira uliwekwa kwenye slaidi ya darubini kwa kutumia mchemraba wa kushuka wa chuma cha pua uliorekebishwa kutoa filamu 100 µm na kukaushwa kwa 20°C kwa saa 48.Usambazaji wa nuru (unaolenga mionzi ya photosynthetically amilifu, λ 400–700 nm) ilipimwa kwenye spectroradiometer ya ILT950 SpectriLight yenye kihisi kwa umbali wa cm 35 kutoka kwa taa ya umeme ya 30 W (Sylvania Luxline Plus, n = 6) - ambapo mwanga chanzo kilikuwa cyanobacteria na viumbe Nyenzo zenye mchanganyiko huhifadhiwa.Toleo la 3.5 la programu ya SpectrILight III lilitumiwa kurekodi mwangaza na upitishaji katika masafa ya λ 400–700 nm61.Sampuli zote ziliwekwa juu ya kitambuzi, na slaidi za glasi ambazo hazijafunikwa zilitumiwa kama vidhibiti.
Sampuli za mpira ziliongezwa kwenye sahani ya kuoka ya silicone na kuruhusiwa kukauka kwa masaa 24 kabla ya kupimwa ugumu.Weka sampuli ya mpira kavu kwenye kofia ya chuma chini ya darubini ya x10.Baada ya kuzingatia, sampuli zilitathminiwa kwenye kijaribu cha ugumu kidogo cha Buehler Micromet II.Sampuli iliwekwa kwa nguvu ya gramu 100 hadi 200 na muda wa upakiaji uliwekwa kuwa sekunde 7 ili kuunda tundu la almasi kwenye sampuli.Chapisho lilichanganuliwa kwa kutumia lengo la darubini ya Bruker Alicona × 10 na programu ya ziada ya kupima umbo.Fomula ya ugumu wa Vickers (Equation 1) ilitumika kukokotoa ugumu wa kila mpira, ambapo HV ni nambari ya Vickers, F ndiyo nguvu inayotumika, na d ni wastani wa diagonal za kujongea zilizokokotwa kutoka urefu na upana wa mpira.thamani ya ndani.Mpira "laini" hauwezi kupimwa kwa sababu ya kushikamana na kunyoosha wakati wa mtihani wa kujiingiza.
Kuamua joto la mpito la kioo (Tg) la utungaji wa mpira, sampuli za polymer ziliwekwa kwenye sahani za gel za silika, kavu kwa saa 24, vunja hadi 0.005 g, na kuwekwa kwenye sahani za sampuli.Sahani ilifungwa na kuwekwa kwenye kipima rangi cha skanning tofauti (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, programu ya uchambuzi wa data ya Pyris)62.Mbinu ya mtiririko wa joto hutumika kuweka vikombe vya marejeleo na vikombe vya sampuli katika oveni moja na kichunguzi cha halijoto kilichojengewa ndani ili kupima halijoto.Jumla ya njia panda mbili zilitumika kuunda mkunjo thabiti.Mbinu ya sampuli iliinuliwa mara kwa mara kutoka -20°C hadi 180°C kwa kiwango cha 20°C kwa dakika.Kila sehemu ya kuanzia na ya mwisho huhifadhiwa kwa dakika 1 ili kuhesabu kupungua kwa joto.
Ili kutathmini uwezo wa biocomposite kunyonya CO2, sampuli zilitayarishwa na kujaribiwa kwa njia sawa na katika somo letu la awali31.Nguo ya kuosha iliyokaushwa na iliyofunikwa ilikatwa vipande vipande vya takriban 1x1x5 cm na kupimwa.Weka 600 µl ya mipako miwili yenye ufanisi zaidi ya kila chujio la cyanobacteria hadi mwisho mmoja wa kila kipande cha loofah, ikifunika takriban 1 × 1 × 3 cm, na kavu gizani kwa 20°C kwa saa 24.Kutokana na muundo wa macroporous wa loofah, baadhi ya formula ilipotea, hivyo ufanisi wa upakiaji wa seli haukuwa 100%.Ili kuondokana na tatizo hili, uzito wa maandalizi ya kavu kwenye loofah iliamua na kurekebishwa kwa maandalizi ya kumbukumbu ya kavu.Vidhibiti vya abiotiki vinavyojumuisha loofah, mpira, na virutubishi tasa vilitayarishwa kwa njia sawa.
Ili kufanya mtihani wa kuchukua nusu-bechi ya CO2, weka biocomposite (n = 3) kwenye bomba la glasi la mililita 50 ili ncha moja ya biocomposite (bila ya upako) igusane na 5 ml ya njia ya ukuaji, na kuruhusu virutubishi. kusafirishwa kwa hatua ya capillary..Chupa imefungwa na cork ya mpira wa butyl yenye kipenyo cha mm 20 na imefungwa na kofia ya alumini ya silvery.Mara baada ya kufungwa, weka 45 ml ya 5% CO2/hewa na sindano tasa iliyounganishwa kwenye sindano ya gesi.Msongamano wa seli wa kusimamishwa kwa udhibiti (n = 3) ulikuwa sawa na mzigo wa seli ya biocomposite katika kati ya virutubisho.Majaribio yalifanywa kwa 18 ± 2 °C na kipindi cha picha cha 16:8 na kipindi cha picha cha 30.5 µmol m-2 s-1.Nafasi ya kichwa ilitolewa kila baada ya siku mbili kwa sindano isiyo na gesi na kuchambuliwa kwa mita ya CO2 yenye ufyonzaji wa infrared GEOTech G100 ili kubaini asilimia ya CO2 iliyofyonzwa.Ongeza kiasi sawa cha mchanganyiko wa gesi ya CO2.
% Urekebishaji wa CO2 huhesabiwa kama ifuatavyo: % Kurekebisha CO2 = 5% (v/v) - andika% CO2 (mlinganyo 2) ambapo P = shinikizo, V = kiasi, T = joto, na R = gesi bora isiyobadilika.
Viwango vya matumizi ya CO2 vilivyoripotiwa kwa kusimamishwa kwa udhibiti wa cyanobacteria na biocomposites vilirekebishwa kuwa vidhibiti visivyo vya kibiolojia.Kitengo cha kazi cha biomasi ya g ni kiasi cha biomasi kavu isiyosogezwa kwenye kitambaa cha kunawa.Inaamuliwa kwa kupima sampuli za loofah kabla na baada ya urekebishaji wa seli.Uhasibu wa wingi wa shehena ya seli (biomasi sawa) kwa kupima maandalizi kabla na baada ya kukausha na kwa kuhesabu msongamano wa utayarishaji wa seli (equation 3).Maandalizi ya seli yanachukuliwa kuwa sawa wakati wa kurekebisha.
Minitab 18 na Microsoft Excel zilizo na programu jalizi ya RealStatistics zilitumika kwa uchanganuzi wa takwimu.Kawaida ilijaribiwa kwa kutumia jaribio la Anderson-Darling, na usawa wa tofauti ulijaribiwa kwa kutumia jaribio la Levene.Data inayokidhi mawazo haya ilichanganuliwa kwa kutumia uchanganuzi wa njia mbili za tofauti (ANOVA) na jaribio la Tukey kama uchanganuzi wa baada ya muda mfupi.Data ya njia mbili ambayo haikuafiki mawazo ya kawaida na tofauti sawa ilichanganuliwa kwa kutumia mtihani wa Shirer-Ray-Hara na kisha mtihani wa U-Mann-Whitney ili kubaini umuhimu kati ya matibabu.Miundo ya jumla ya mchanganyiko wa mstari (GLM) ilitumika kwa data isiyo ya kawaida yenye vipengele vitatu, ambapo data ilibadilishwa kwa kutumia Johnson transform63.Uwiano wa muda wa bidhaa za Pearson ulifanyika ili kutathmini uhusiano kati ya mkusanyiko wa Texanol, halijoto ya mpito ya glasi, na data ya sumu ya mpira na kushikamana.
Muda wa kutuma: Jan-05-2023