“綠色活塗料”能產生氧氣並捕捉二氧化碳
溫室氣體的增加以及由此引發的氣候危機,促使科學家在封存二氧化碳方面打破常規思維。研究人員創造了一種含有活體藍藻的塗料,這種藍藻能產生氧氣並捕捉二氧化碳,也能夠抵禦極端環境,這意味著新型塗料可以應用於包括外層空間在內的一系列領域。
研究人員創造出一種含有藍藻(綠色)的生物塗層,可產生氧氣並捕捉二氧化碳圖/薩里大學
我們已經看到藍藻(或稱藍綠藻)因其光合作用特性而被提議作為新型綠色材料的組成部分。
藍藻透過光合作用固定二氧化碳,並將其轉化為有機化合物,在惡劣的環境中也能高效地進行光合作用。此外,它們生長迅速,在大多數情況下可以進行基因改造。
英國薩里大學的研究人員開發出了一種能產生氧氣、吸收二氧化碳的水基塗料,其中含有一種藍藻,他們稱之為’綠色生活塗料’。
研究的通訊作者蘇西-辛利-威爾遜(Suzie Hingley-Wilson)說:”隨著大氣中溫室氣體(尤其是二氧化碳)的增加,以及人們對全球氣溫升高導致水資源短缺的擔憂,我們需要創新、環保和可持續的材料。機械堅固、即用型生物塗料(或稱’活塗料’)可以在通常用水密集型的生物反應器工藝中減少耗水量,從而幫助應對這些挑戰。”
研究人員著手在多孔但機械堅硬的塗層中固定具有新陳代謝活性的藍藻,使其固定碳並產生氧氣。他們比較了三種藍藻,發現Chroococcidiopsis cubana 的表現最好。C. cubana是一種”嗜極”菌株,這意味著它能承受極端溫度和pH值、高濃度鹽、乾旱環境和輻射。
研究過程相對簡單。研究人員將藍藻固定在水中的聚合物顆粒製成的生物塗層中,然後將其完全乾燥並重新水化。他們發現,與所使用的其他物種相比,Chroococcidiopsis 仍能存活,而且產氧量穩定上升,最高水平達到每天每克生物量產生0.4 克氧氣。對溶解氧進行一個月的連續測量顯示,其活性沒有下降的跡象。他們估計,每天每克生物質的碳捕獲量為0.31 克二氧化碳。
研究人員說,他們的研究結果表明,嗜極藍藻是生物塗層和其他生物技術(包括外太空)的理想候選者。
研究的第一作者西蒙娜-克林斯(Simone Krings)說:”光合藍藻具有在極端環境中生存的非凡能力,如乾旱和高強度紫外線輻射後。這使它們成為火星殖民的潛在候選者。”
未來的研究將集中在優化這種藍藻菌株作為生物塗層的使用。
這項研究發表在《微生物學頻譜》(Microbiology Spectrum)雜誌上。