Grazzi talli żort Nature.com.Qed tuża verżjoni tal-browser b'appoġġ limitat CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Juri karużell ta' tliet slides f'daqqa.Uża l-buttuni Preċedenti u Li jmiss biex timxi minn tliet slides kull darba, jew uża l-buttuni slider fl-aħħar biex timxi minn tliet slides kull darba.
Il-qbid u l-ħażna tal-karbonju huma essenzjali biex jintlaħqu l-għanijiet tal-Ftehim ta' Pariġi.Il-fotosintesi hija t-teknoloġija tan-natura għall-qbid tal-karbonju.Nispiraw mill-likeni, żviluppajna bijokomposit fotosintetiku ta 'cyanobacteria 3D (jiġifieri jimita l-likeni) bl-użu ta' polimeru tal-latex akriliku applikat għal sponża tal-loofah.Ir-rata ta 'assorbiment tas-CO2 mill-bijokompost kienet 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 ta' bijomassa d-1.Ir-rata ta 'assorbiment hija bbażata fuq bijomassa niexfa fil-bidu tal-esperiment u tinkludi CO2 użat biex tikber bijomassa ġdida kif ukoll CO2 li jinsab f'komposti ta' ħażna bħal karboidrati.Dawn ir-rati ta’ assorbiment kienu 14-20 darba ogħla mill-miżuri ta’ kontroll tad-demel likwidu u jistgħu potenzjalment jiżdiedu biex jaqbdu 570 t CO2 t-1 bijomassa fis-sena-1, ekwivalenti għal 5.5-8.17 × 106 ettaru ta’ użu tal-art , u jneħħu 8-12 GtCO2 CO2 fis-sena.B'kuntrast, il-bijoenerġija tal-foresti bil-qbid u l-ħażna tal-karbonju hija 0.4–1.2 × 109 ettaru.Il-bijokompost baqa 'funzjonali għal 12-il ġimgħa mingħajr nutrijenti jew ilma addizzjonali, wara li l-esperiment ġie mitmum.Fi ħdan il-pożizzjoni teknoloġika multidimensjonali tal-umanità biex tiġġieled it-tibdil fil-klima, il-bijokompożiti ċjanobatteriċi maħdumin u ottimizzati għandhom il-potenzjal għal skjerament sostenibbli u skalabbli biex iżidu t-tneħħija tas-CO2 filwaqt li jnaqqsu t-telf tal-ilma, nutrijenti u użu tal-art.
It-tibdil fil-klima huwa theddida reali għall-bijodiversità globali, l-istabbiltà tal-ekosistema u n-nies.Biex jittaffew l-agħar effetti tagħha, huma meħtieġa programmi ta 'dekarburizzazzjoni kkoordinati u fuq skala kbira, u, ovvjament, hija meħtieġa xi forma ta' tneħħija diretta ta 'gassijiet serra mill-atmosfera.Minkejja d-dekarbonizzazzjoni pożittiva tal-ġenerazzjoni tal-elettriku2,3, bħalissa m'hemm l-ebda soluzzjoni teknoloġika ekonomikament sostenibbli biex jitnaqqas id-dijossidu tal-karbonju atmosferiku (CO2)4, għalkemm il-qbid tal-gass taċ-ċumnija qed javvanza5.Minflok soluzzjonijiet ta 'inġinerija skalabbli u prattiċi, in-nies għandhom jirrikorru għal inġiniera naturali għall-qbid tal-karbonju - organiżmi fotosintetiċi (organiżmi fototrofiċi).Il-fotosintesi hija t-teknoloġija tas-sekwestru tal-karbonju tan-natura, iżda l-abbiltà tagħha li tirreġġa 'lura l-arrikkiment tal-karbonju antropoġeniku fuq skali ta' żmien sinifikanti hija dubjuża, l-enzimi huma ineffiċjenti, u l-kapaċità tagħha li tuża fi skali xierqa hija dubjuża.Avenue potenzjali għall-fototrofija hija l-afforestazzjoni, li tnaqqas is-siġar għall-bijoenerġija bil-qbid u l-ħażna tal-karbonju (BECCS) bħala teknoloġija ta’ emissjonijiet negattivi li tista’ tgħin biex tnaqqas l-emissjonijiet netti tas-CO21.Madankollu, biex tintlaħaq il-mira tat-temperatura tal-Ftehim ta' Pariġi ta' 1.5°C bl-użu ta' BECCS bħala l-metodu ewlieni jkun jeħtieġ 0.4 sa 1.2 × 109 ettaru, ekwivalenti għal 25–75 % tal-art li tinħarat globali attwali6.Barra minn hekk, l-inċertezza assoċjata mal-effetti globali tal-fertilizzazzjoni tas-CO2 tpoġġi fid-dubju l-effiċjenza ġenerali potenzjali tal-pjantaġġuni tal-foresti7.Jekk irridu nilħqu l-miri tat-temperatura stabbiliti mill-Ftehim ta’ Pariġi, 100 sekonda ta’ GtCO2 ta’ gassijiet serra (GGR) għandhom jitneħħew mill-atmosfera kull sena.Id-Dipartiment tar-Riċerka u l-Innovazzjoni tar-Renju Unit reċentement ħabbar finanzjament għal ħames proġetti GGR8 inklużi l-ġestjoni tal-pit, it-temp imtejjeb tal-blat, it-tħawwil tas-siġar, il-bijokar u uċuħ perenni biex jitimgħu l-proċess BECCS.L-ispejjeż biex jitneħħew aktar minn 130 MtCO2 mill-atmosfera fis-sena huma 10-100 US$/tCO2, 0.2-8.1 MtCO2 fis-sena għar-restawr tal-pit, 52-480 US$/tCO2 u 12-27 MtCO2 fis-sena għat-temp tal-blat , 0.4-30 USD/sena.tCO2, 3.6 MtCO2/sena, żieda ta’ 1% fiż-żona tal-foresti, 0.4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/sena, bijochar, 140-270 US$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 fis-sena għal uċuħ permanenti bl-użu BECCS9.
Taħlita ta’ dawn l-approċċi tista’ potenzjalment tilħaq il-mira ta’ 130 Mt CO2 fis-sena, iżda l-ispejjeż tat-temp tal-blat u l-BECCS huma għoljin, u l-bijokar, għalkemm relattivament irħis u mhux relatat mal-użu tal-art, jeħtieġ materja prima għall-proċess ta’ produzzjoni tal-bijochar.joffri dan l-iżvilupp u n-numru biex jintużaw teknoloġiji GGR oħra.
Minflok ma tfittex soluzzjonijiet fuq l-art, fittex l-ilma, speċjalment fototrofi b’ċellula waħda bħal mikroalka u cyanobacteria10.L-alka (inklużi ċ-ċjanobatterji) jaqbdu madwar 50 % tad-dijossidu tal-karbonju tad-dinja, għalkemm jammontaw għal 1 % biss tal-bijomassa tad-dinja11.Iċ-ċjanobatterji huma l-bijoġeoinġiniera oriġinali tan-natura, li jistabbilixxu l-pedament għall-metaboliżmu respiratorju u l-evoluzzjoni tal-ħajja multiċellulari permezz tal-fotosintesi ossiġenika12.L-idea li tuża ċ-ċjanobatterji biex jaqbad il-karbonju mhijiex ġdida, iżda metodi innovattivi ta 'tqegħid fiżiku jiftħu orizzonti ġodda għal dawn l-organiżmi antiki.
L-għadajjar miftuħin u l-fotobijoreatturi huma assi awtomatiċi meta jintużaw il-mikroalka u ċ-ċjanobatterji għal skopijiet industrijali.Dawn is-sistemi ta' kultura jużaw kultura ta' sospensjoni li fiha ċ-ċelloli jgħumu b'mod ħieles f'mezz ta' tkabbir14;madankollu, għadajjar u fotobijoreatturi għandhom ħafna żvantaġġi bħal trasferiment fqir tal-massa tas-CO2, użu intensiv tal-art u l-ilma, suxxettibilità għall-bijofouling, u spejjeż għoljin ta’ kostruzzjoni u tħaddim15,16.Il-bijoreatturi tal-bijofilm li ma jużawx kulturi ta' sospensjoni huma aktar ekonomiċi f'termini ta' ilma u spazju, iżda huma f'riskju ta' ħsara minn tnixxif, suxxettibbli għal distakk tal-bijofilm (u għalhekk telf ta 'bijomassa attiva), u huma ugwalment suxxettibbli għall-bijofouling17.
Huma meħtieġa approċċi ġodda biex tiżdied ir-rata ta' assorbiment tas-CO2 u jiġu indirizzati l-problemi li jillimitaw ir-reatturi tad-demel likwidu u tal-bijofilm.Approċċ wieħed bħal dan huwa bijokomposti fotosintetiċi ispirati minn likeni.Il-likeni huma kumpless ta' fungi u fotobionti (mikroalka u/jew ċjanobatterji) li jkopru madwar 12 % tal-art tad-Dinja18.Il-fungi jipprovdu appoġġ fiżiku, protezzjoni, u ankrar tas-sottostrat fotobijotiku, li mbagħad jipprovdu lill-fungi bil-karbonju (bħala prodotti fotosintetiċi żejda).Il-bijokompost propost huwa "lichen mimetic", li fih popolazzjoni kkonċentrata ta 'cyanobacteria hija immobilizzata fil-forma ta' bijokisja rqiqa fuq sottostrat trasportatur.Minbarra ċ-ċelloli, il-bijokisi fih matriċi polimeru li tista 'tissostitwixxi l-fungus.Emulsjonijiet tal-polimeru bbażati fuq l-ilma jew "latexes" huma preferuti minħabba li huma bijokompatibbli, durabbli, rħas, faċli biex jimmaniġġaw u disponibbli kummerċjalment19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
L-iffissar taċ-ċelloli b'polimeri tal-latex huwa influwenzat ħafna mill-kompożizzjoni tal-latex u l-proċess tal-formazzjoni tal-film.Il-polimerizzazzjoni tal-emulsjoni hija proċess eteroġenju użat biex jipproduċi gomma sintetika, kisjiet adeżivi, siġillanti, addittivi tal-konkrit, kisjiet tal-karti u tat-tessuti, u żebgħa tal-lattiċe27.Għandu numru ta 'vantaġġi fuq metodi oħra ta' polimerizzazzjoni, bħal rata ta 'reazzjoni għolja u effiċjenza ta' konverżjoni tal-monomeru, kif ukoll faċilità ta 'kontroll tal-prodott27,28.L-għażla tal-monomeri tiddependi fuq il-proprjetajiet mixtieqa tal-film polimeru li jirriżulta, u għal sistemi ta 'monomeri mħallta (jiġifieri, kopolimerizzazzjonijiet), il-proprjetajiet tal-polimeru jistgħu jinbidlu billi jintgħażlu proporzjonijiet differenti ta' monomeri li jiffurmaw il-materjal polimeru li jirriżulta.L-akrilat tal-butil u l-istirene huma fost l-aktar monomeri tal-lattiċe akriliku komuni u jintużaw hawn.Barra minn hekk, aġenti li jgħaqqdu (eż. Texanol) spiss jintużaw biex jippromwovu formazzjoni uniformi ta 'film fejn jistgħu jibdlu l-proprjetajiet tal-latex tal-polimeru biex jipproduċu kisja (coalescing) b'saħħitha u "kontinwu".Fl-istudju inizjali tal-prova tal-kunċett tagħna, bijokomposit 3D ta 'żona tal-wiċċ għolja, porożità għolja kien iffabbrikat bl-użu ta' żebgħa tal-lattiċe kummerċjali applikata għal sponża loofah.Wara manipulazzjonijiet twal u kontinwi (tmien ġimgħat), il-bijokompost wera kapaċità limitata li jżomm cyanobacteria fuq l-armar tal-loofah minħabba li t-tkabbir taċ-ċelluli dgħajjef l-integrità strutturali tal-latex.Fl-istudju attwali, immiraw li niżviluppaw serje ta 'polimeri tal-latex akriliku ta' kimika magħrufa għal użu kontinwu f'applikazzjonijiet ta 'qbid tal-karbonju mingħajr ma nissagrifikaw id-degradazzjoni tal-polimeru.B'hekk, urejna l-abbiltà li noħolqu elementi tal-matriċi polimeru simili liken li jipprovdu prestazzjoni bijoloġika mtejba u elastiċità mekkanika miżjuda b'mod sinifikanti meta mqabbla ma 'bijokomposti ppruvati.Ottimizzazzjoni ulterjuri se tħaffef l-użu tal-bijokompożiti għall-qbid tal-karbonju, speċjalment meta kkombinat ma 'ċjanobatterji modifikati metabolikament biex itejbu s-sekwestru tas-CO2.
Disa' latex bi tliet formulazzjonijiet ta' polimeru (H = "iebes", N = "normali", S = "artab") u tliet tipi ta' Texanol (0, 4, 12% v/v) ġew ittestjati għat-tossiċità u l-korrelazzjoni tar-razza.Adeżiv.minn żewġ ċjanobatterji.It-tip tal-lattiċe influwenza b'mod sinifikanti S. elongatus PCC 7942 (test ta' Shirer-Ray-Hare, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) u CCAP 1479/1A (ANOVA two-way, latex: DF=2, F = 103.93, P = <0.001) (Fig. 1a).Il-konċentrazzjoni ta 'texanol ma affettwatx b'mod sinifikanti t-tkabbir ta' S. elongatus PCC 7942, N-latex biss ma kienx tossiku (Fig. 1a), u 0 N u 4 N żammew tkabbir ta '26% u 35%, rispettivament (Mann- Whitney U, 0 N vs 4 N: W = 13.50, P = 0.245; 0 N kontra kontroll: W = 25.0, P = 0.061; 4 N kontra kontroll: W = 25.0, P = 0.061) u 12 N żammew tkabbir komparabbli għall-kontroll bijoloġiku (Mann-Whitney University, 12 N vs kontroll: W = 17.0, P = 0.885).Għal S. elongatus CCAP 1479/1A, kemm it-taħlita tal-latex kif ukoll il-konċentrazzjoni ta' texanol kienu fatturi importanti, u kienet osservata interazzjoni sinifikanti bejn it-tnejn (ANOVA two-way, 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 u l-latex "artab" kollha ppromwovew it-tkabbir (Fig. 1a).Hemm tendenza li jittejjeb it-tkabbir bi tnaqqis fil-kompożizzjoni tal-istirene.
Ittestjar ta 'tossiċità u adeżjoni ta' cyanobacteria (Synechococcus elongatus PCC 7942 u CCAP 1479/1A) għal formulazzjonijiet tal-lattiċe, relazzjoni mat-temperatura ta 'transizzjoni tal-ħġieġ (Tg) u matriċi ta' deċiżjoni bbażata fuq data ta 'tossiċità u adeżjoni.(a) L-ittestjar tat-tossiċità sar bl-użu ta' plottijiet separati ta' tkabbir perċentwali ta' ċjanobatterji normalizzati biex jikkontrollaw il-kulturi tas-sospensjoni.It-trattamenti mmarkati b'* huma differenti b'mod sinifikanti mill-kontrolli.(b) Dejta dwar it-tkabbir taċ-ċjanobatterji kontra Tg latex (medja ± SD; n = 3).(c) In-numru kumulattiv ta' ċjanobatterji rilaxxati mit-test ta' adeżjoni bijokomposti.(d) Data ta' adeżjoni kontra Tg tal-latex (medja ± StDev; n = 3).e Matriċi ta' deċiżjoni bbażata fuq data dwar it-tossiċità u l-adeżjoni.Il-proporzjon ta 'styrene għal butyl acrylate huwa 1:3 għal lattiċe "iebes" (H), 1:1 għal "normali" (N) u 3:1 għal "artab" (S).In-numri ta' qabel fil-kodiċi tal-latex jikkorrispondu għall-kontenut ta' Texanol.
Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, il-vijabbiltà taċ-ċelluli naqset maż-żieda fil-konċentrazzjoni tat-texanol, iżda ma kien hemm l-ebda korrelazzjoni sinifikanti għal xi razez (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0.127, P = 0.527).Fuq il-fig.1b juri r-relazzjoni bejn it-tkabbir taċ-ċelluli u t-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ (Tg).Hemm korrelazzjoni negattiva qawwija bejn il-konċentrazzjoni tat-texanol u l-valuri 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).Id-dejta wriet li t-Tg ottimali għat-tkabbir ta 'S. elongatus PCC 7942 kien ta' madwar 17 °C (Figura 1b), filwaqt li S. elongatus CCAP 1479/1A iffavorixxa Tg taħt 0 °C (Figura 1b).S. elongatus CCAP 1479/1A biss kellu korrelazzjoni negattiva qawwija bejn it-Tg u d-dejta tat-tossiċità (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
Il-latex kollha kellhom affinità ta 'adeżjoni tajba, u l-ebda wieħed minnhom ma ħareġ aktar minn 1% taċ-ċelloli wara 72 siegħa (Fig. 1c).Ma kien hemm l-ebda differenza sinifikanti bejn il-latex taż-żewġ razez ta' S. elongatus (PCC 7942: test Scheirer-Ray-Hara, Latex*Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Ray test).– Test tal-liebru, latex*texanol, DF=4, H=3.277, P=0.513).Hekk kif il-konċentrazzjoni ta 'Texanol tiżdied, aktar ċelloli jiġu rilaxxati (Figura 1c).meta mqabbel ma 'S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (Figura 1d).Barra minn hekk, ma kien hemm l-ebda relazzjoni statistika bejn Tg u l-adeżjoni taċ-ċelluli taż-żewġ razez (PCC 7942: DF=25, r=0.301, P=0.127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0.287, P=0.147).
Għaż-żewġ razez, polimeri tal-lattiċe "iebes" kienu ineffettivi.B'kuntrast, 4N u 12N wettqu l-aħjar kontra S. elongatus PCC 7942, filwaqt li 4S u 12S wettqu l-aħjar kontra CCAP 1479/1A (Fig. 1e), għalkemm b'mod ċar hemm lok għal aktar ottimizzazzjoni tal-matriċi tal-polimeru.Dawn il-polimeri ntużaw f'testijiet tal-assorbiment nett tas-CO2 semi-lott.
Il-fotofiżjoloġija ġiet immonitorjata għal 7 ijiem bl-użu ta 'ċelluli sospiżi f'kompożizzjoni tal-lattiċe milwiema.B'mod ġenerali, kemm ir-rata tal-fotosintesi apparenti (PS) kif ukoll ir-rendiment quantum massimu tal-PSII (Fv/Fm) jonqsu maż-żmien, iżda dan it-tnaqqis huwa irregolari u xi settijiet tad-dejta PS juru rispons bifażiku, li jissuġġerixxi rispons parzjali, għalkemm irkupru f'ħin reali attività iqsar PS (Fig. 2a u 3b).Ir-rispons Fv/Fm bifażiku kien inqas evidenti (Figuri 2b u 3b).
(a) Rata ta 'fotosintesi apparenti (PS) u (b) rendiment massimu PSII quantum (Fv/Fm) ta' Synechococcus elongatus PCC 7942 b'reazzjoni għal formulazzjonijiet tal-latex meta mqabbla ma 'kulturi ta' sospensjoni ta 'kontroll.Il-proporzjon ta 'styrene għal butyl acrylate huwa 1:3 għal lattiċe "iebes" (H), 1:1 għal "normali" (N) u 3:1 għal "artab" (S).In-numri ta' qabel fil-kodiċi tal-latex jikkorrispondu għall-kontenut ta' Texanol.(medja ± devjazzjoni standard; n = 3).
(a) Rata ta' fotosinteżi apparenti (PS) u (b) rendiment massimu PSII quantum (Fv/Fm) ta' Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A b'reazzjoni għal formulazzjonijiet tal-latex meta mqabbla ma' kulturi ta' sospensjoni ta' kontroll.Il-proporzjon ta 'styrene għal butyl acrylate huwa 1:3 għal lattiċe "iebes" (H), 1:1 għal "normali" (N) u 3:1 għal "artab" (S).In-numri ta' qabel fil-kodiċi tal-latex jikkorrispondu għall-kontenut ta' Texanol.(medja ± devjazzjoni standard; n = 3).
Għal S. elongatus PCC 7942, il-kompożizzjoni tal-latex u l-konċentrazzjoni ta 'Texanol ma affettwawx lil PS matul iż-żmien (GLM, Latex*Texanol*Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), għalkemm il-kompożizzjoni kienet fattur importanti (GLM)., lattiċe * ħin, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (Fig. 2a).Ma kien hemm l-ebda effett sinifikanti tal-konċentrazzjoni ta 'Texanol matul iż-żmien (GLM, Texanol * ħin, DF = 14, F = 1.63, P = 0.078).Kien hemm interazzjoni sinifikanti li taffettwa Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).L-interazzjoni bejn il-formulazzjoni tal-lattiċe u l-konċentrazzjoni ta 'Texanol kellha effett sinifikanti fuq Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001).Kull parametru jaffettwa wkoll Fv/Fm matul iż-żmien (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 u Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=<0.001).Latex 12H żamm l-inqas valuri medji PS u Fv/Fm (Fig. 2b), li jindika li dan il-polimeru huwa aktar tossiku.
PS ta 'S. elongatus CCAP 1479/1A kien differenti b'mod sinifikanti (GLM, latex * Texanol * ħin, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), b'kompożizzjoni tal-latex aktar milli konċentrazzjoni ta' Texanol (GLM, Latex * time, DF =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*time, DF=14, F=1.26, P=0.239).Il-polimeri "artab" 0S u 4S żammew livelli kemmxejn ogħla ta' prestazzjoni PS minn sospensjonijiet ta' kontroll (Mann-Whitney U, 0S kontra kontrolli, W = 686.0, P = 0.044, 4S kontra kontrolli, W = 713, P = 0.01) u żammew imtejba Fv./Fm (Fig. 3a) juri trasport aktar effiċjenti lejn Photosystem II.Għall-valuri Fv/Fm taċ-ċelloli CCAP 1479/1A, kien hemm differenza sinifikanti tal-lattiċe maż-żmien (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (Figura 3b).).
Fuq il-fig.4 turi l-medja PS u Fv/Fm fuq perjodu ta '7 ijiem bħala funzjoni tat-tkabbir taċ-ċelluli għal kull razza.S. elongatus PCC 7942 ma kellux mudell ċar (Fig. 4a u b), madankollu, CCAP 1479/1A wera relazzjoni parabolika bejn il-valuri PS (Fig. 4c) u Fv/Fm (Fig. 4d) bħala l- proporzjonijiet ta 'styrene u butyl acrylate jikbru mal-bidla.
Relazzjoni bejn it-tkabbir u l-fotofiżjoloġija ta 'Synechococcus longum fuq preparazzjonijiet tal-latex.(a) Dejta tat-tossiċità mpinġija kontra r-rata fotosintetika apparenti (PS), (b) rendiment massimu PSII kwantistika (Fv/Fm) ta' PCC 7942. c Data ta' tossiċità mpinġa kontra PS u d Fv/Fm CCAP 1479/1A.Il-proporzjon ta 'styrene għal butyl acrylate huwa 1:3 għal lattiċe "iebes" (H), 1:1 għal "normali" (N) u 3:1 għal "artab" (S).In-numri ta' qabel fil-kodiċi tal-latex jikkorrispondu għall-kontenut ta' Texanol.(medja ± devjazzjoni standard; n = 3).
Il-bijokompost PCC 7942 kellu effett limitat fuq iż-żamma taċ-ċelluli b'lissija sinifikanti taċ-ċelluli matul l-ewwel erba 'ġimgħat (Figura 5).Wara l-fażi inizjali ta 'assorbiment tas-CO2, ċelloli ffissati b'latex 12 N bdew jirrilaxxaw CO2, u dan ix-xejra baqa' jippersisti bejn il-ġranet 4 u 14 (Fig. 5b).Din id-dejta hija konsistenti ma' osservazzjonijiet ta' tibdil fil-kulur tal-pigment.L-assorbiment nett tas-CO2 reġa beda mill-jum 18. Minkejja r-rilaxx taċ-ċelluli (Fig. 5a), il-bijokompost PCC 7942 12 N xorta akkumula aktar CO2 mis-sospensjoni ta 'kontroll fuq 28 jum, għalkemm ftit (Mann-Whitney U-test, W = 2275.5; P = 0.066).Ir-rata ta 'assorbiment ta' CO2 minn lattiċe 12 N u 4 N hija 0.51 ± 0.34 u 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 tal-bijomassa d-1.Kien hemm differenza statistikament sinifikanti bejn il-livelli tat-trattament u tal-ħin (test Chairer-Ray-Hare, trattament: DF=2, H=70.62, P=<0.001 ħin: DF=13, H=23.63, P=0.034), iżda dan ma kienx.kien hemm relazzjoni sinifikanti bejn it-trattament u l-ħin (test Chairer-Ray-Har, ħin * trattament: DF=26, H=8.70, P=0.999).
Testijiet ta' assorbiment ta' CO2 f'nofs lott fuq bijokomposti Synechococcus elongatus PCC 7942 bl-użu ta' lattiċe 4N u 12N.(a) L-immaġini juru rilaxx taċ-ċelluli u kulur tal-pigment, kif ukoll immaġini SEM tal-bijokompost qabel u wara l-ittestjar.Linji bojod bit-tikek jindikaw is-siti tad-depożizzjoni taċ-ċelluli fuq il-bijokompost.(b) Użu nett kumulattiv tas-CO2 fuq perjodu ta' erba' ġimgħat.Lattiċe "Normali" (N) għandu proporzjon ta 'styrene għal butyl acrylate ta' 1:1.In-numri ta' qabel fil-kodiċi tal-latex jikkorrispondu għall-kontenut ta' Texanol.(medja ± devjazzjoni standard; n = 3).
Iż-żamma taċ-ċelluli tjiebet b'mod sinifikanti għar-razza CCAP 1479/1A b'4S u 12S, għalkemm il-pigment inbidel bil-mod il-kulur maż-żmien (Fig. 6a).Il-Bijokompost CCAP 1479/1A jassorbi CO2 għal 84 jum sħaħ (12-il ġimgħa) mingħajr supplimenti nutrizzjonali addizzjonali.L-analiżi SEM (Fig. 6a) ikkonfermat l-osservazzjoni viżwali ta 'distakkament ta' ċelluli żgħar.Inizjalment, iċ-ċelloli kienu magħluqa f'kisja tal-latex li żammet l-integrità tagħha minkejja t-tkabbir taċ-ċelluli.Ir-rata ta 'assorbiment tas-CO2 kienet ogħla b'mod sinifikanti mill-grupp ta' kontroll (test Scheirer-Ray-Har, trattament: DF=2; H=240.59; P=<0.001, ħin: DF=42; H=112; P=<0.001) ( Fig. 6b).Il-bijokompost 12S kiseb l-ogħla assorbiment tas-CO2 (1.57 ± 0.08 g bijomassa CO2 g-1 kuljum), filwaqt li l-latex 4S kien 1.13 ± 0.41 g bijomassa CO2 g-1 kuljum, iżda ma kinux differenti b'mod sinifikanti (Mann-Whitney U .test, W = 1507.50; P = 0.07) u l-ebda interazzjoni sinifikanti bejn it-trattament u l-ħin (test ta 'Shirer-Rey-Hara, ħin * trattament: DF = 82; H = 10.37; P = 1.000).
Ittestjar tal-assorbiment tas-CO2 ta' nofs lott bl-użu ta' bijokomposti Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A b'latex 4N u 12N.(a) L-immaġini juru rilaxx taċ-ċelluli u kulur tal-pigment, kif ukoll immaġini SEM tal-bijokompost qabel u wara l-ittestjar.Linji bojod bit-tikek jindikaw is-siti tad-depożizzjoni taċ-ċelluli fuq il-bijokompost.(b) L-assorbiment nett kumulattiv ta' CO2 matul il-perjodu ta' tnax-il ġimgħa.Lattiċe "artab" (S) għandu proporzjon ta 'styrene għal butyl acrylate ta' 1:1.In-numri ta' qabel fil-kodiċi tal-latex jikkorrispondu għall-kontenut ta' Texanol.(medja ± devjazzjoni standard; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Test Shirer-Ray-Har, ħin * trattament: DF=4, H=3.243, P=0.518) jew bijokompost S. elongatus CCAP 1479/1A (żewġ ANOVA, ħin * trattament: DF=8 , F = 1.79, P = 0.119) (Fig. S4).Biocomposite PCC 7942 kellu l-ogħla kontenut ta 'karboidrati f'ġimgħa 2 (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), filwaqt li s-sospensjoni ta' kontroll kellha l-ogħla kontenut ta 'karboidrati f'ġimgħa 4 meta (kontroll = 59.6 ± 2.84% w/w).Il-kontenut totali ta 'karboidrati tal-bijokompost CCAP 1479/1A kien komparabbli mas-sospensjoni ta' kontroll ħlief fil-bidu tal-prova, b'xi bidliet fil-latex 12S f'ġimgħa 4. L-ogħla valuri għall-bijokompost kienu 51.9 ± 9.6% wt għal 4S u 77.1 ± 17.0 wt% għal 12S.
Aħna ddejna li nuru possibbiltajiet ta 'disinn għat-titjib tal-integrità strutturali tal-kisi tal-polimeru tal-lattiċe tal-film irqiq bħala komponent importanti tal-kunċett tal-bijokompost li jimita l-lichen mingħajr ma nissagrifikaw il-bijokompatibilità jew il-prestazzjoni.Tabilħaqq, jekk l-isfidi strutturali assoċjati mat-tkabbir taċ-ċelluli jingħelbu, nistennew titjib sinifikanti fil-prestazzjoni fuq il-bijokomposti sperimentali tagħna, li diġà huma komparabbli ma 'sistemi oħra ta' qbid tal-karbonju ta 'cyanobacteria u mikroalka.
Il-kisi għandu jkun mhux tossiku, durabbli, jappoġġa l-adeżjoni taċ-ċelluli fit-tul, u għandu jkun poruż biex jippromwovi trasferiment effiċjenti tal-massa tas-CO2 u degassing tal-O2.Il-polimeri akriliċi tat-tip latex huma faċli biex jitħejjew u jintużaw ħafna fl-industriji taż-żebgħa, tat-tessuti u tal-kolla30.Aħna għaqqadna cyanobacteria ma 'emulsjoni ta' polimeru tal-lattiċe akriliku bbażata fuq l-ilma polimerizzata bi proporzjon speċifiku ta 'partiċelli ta' styrene/butyl acrylate u konċentrazzjonijiet varji ta 'Texanol.L-istirene u l-akrilat tal-butil ġew magħżula biex ikunu jistgħu jikkontrollaw il-proprjetajiet fiżiċi, speċjalment l-elastiċità u l-effiċjenza tal-koalescence tal-kisi (kritika għal kisja b'saħħitha u li teħel ħafna), li tippermetti s-sintesi ta 'aggregati ta' partiċelli "iebes" u "artab".Id-dejta dwar it-tossiċità tissuġġerixxi li latex "iebes" b'kontenut għoli ta 'styrene ma jwassalx għas-sopravivenza taċ-ċjanobatterji.B'differenza butyl acrylate, styrene huwa meqjus tossiku għall-alka32,33.Ir-razez taċ-ċjanobatterji rreaġixxew b'mod pjuttost differenti għal-latex, u t-temperatura ottimali tat-transizzjoni tal-ħġieġ (Tg) ġiet iddeterminata għal S. elongatus PCC 7942, filwaqt li S. elongatus CCAP 1479/1A wera relazzjoni lineari negattiva ma 'Tg.
It-temperatura tat-tnixxif taffettwa l-abbiltà li tifforma film tal-latex uniformi kontinwu.Jekk it-temperatura tat-tnixxif tkun taħt it-Temperatura Minima tal-Ffurmar tal-Films (MFFT), il-partiċelli tal-lattiċe tal-polimeru mhux se jingħaqdu bis-sħiħ, li jirriżultaw f'adeżjoni biss fl-interface tal-partiċelli.Il-films li jirriżultaw għandhom adeżjoni u saħħa mekkanika fqira u jistgħu saħansitra jkunu f'forma ta' trab29.MFFT hija relatata mill-qrib ma 'Tg, li tista' tiġi kkontrollata minn kompożizzjoni ta 'monomeru u ż-żieda ta' coalescents bħal Texanol.Tg jiddetermina ħafna mill-proprjetajiet fiżiċi tal-kisi li jirriżulta, li jista 'jkun fi stat tal-gomma jew tal-ħġieġ34.Skont l-ekwazzjoni Flory-Fox35, Tg jiddependi mit-tip ta’ monomeru u l-kompożizzjoni tal-perċentwali relattiva.Iż-żieda ta 'coalescent tista' tbaxxi l-MFFT permezz ta 'soppressjoni intermittenti tat-Tg tal-partiċelli tal-latex, li tippermetti l-formazzjoni tal-film f'temperaturi aktar baxxi, iżda xorta tifforma kisi iebes u qawwi minħabba li l-coalescent jevapora bil-mod maż-żmien jew ġie estratt 36 .
Iż-żieda fil-konċentrazzjoni ta 'Texanol tippromwovi l-formazzjoni tal-film billi trattib il-partiċelli tal-polimeru (tnaqqas it-Tg) minħabba l-assorbiment mill-partiċelli waqt it-tnixxif, u b'hekk tiżdied is-saħħa tal-film koeżiv u l-adeżjoni taċ-ċelluli.Minħabba li l-bijokompost huwa mnixxef f'temperatura ambjentali (~ 18-20 ° C), it-Tg (30 sa 55 ° C) tal-latex "iebes" huwa ogħla mit-temperatura tat-tnixxif, li jfisser li l-koalescence tal-partiċelli tista 'ma tkunx ottimali, li jirriżulta f' Films B li jibqgħu vitrużi, proprjetajiet mekkaniċi u adeżivi fqar, elastiċità limitata u diffusivity30 fl-aħħar iwasslu għal telf akbar taċ-ċelluli.Il-formazzjoni tal-film minn polimeri "normali" u "artab" sseħħ fi jew taħt it-Tg tal-film tal-polimeru, u l-formazzjoni tal-film hija mtejba b'koalescence mtejba, li tirriżulta f'films polimeri kontinwi bi proprjetajiet mekkaniċi, koeżivi u adeżivi mtejba.Il-film li jirriżulta se jibqa 'lastiku waqt esperimenti ta' qbid tas-CO2 minħabba li t-Tg tiegħu jkun qrib it-taħlita ("normali": 12 sa 20 ºC) jew ħafna aktar baxxi ("artab" taħlita: -21 sa -13 °C) għat-temperatura ambjentali 30 .Lattiċe "iebes" (3.4 sa 2.9 kgf mm-1) huwa tliet darbiet aktar iebes minn lattiċe "normali" (1.0 sa 0.9 kgf mm-1).L-ebusija tal-latex "artab" ma tistax titkejjel bil-mikroebusija minħabba l-gomma eċċessiva u t-twaħħil tagħhom f'temperatura tal-kamra.Il-ħlas tal-wiċċ jista 'wkoll jaffettwa l-affinità tal-adeżjoni, iżda hija meħtieġa aktar dejta biex tipprovdi informazzjoni sinifikanti.Madankollu, il-latex kollha effettivament żammew iċ-ċelloli, u ħarġu inqas minn 1%.
Il-produttività tal-fotosintesi tonqos maż-żmien.L-espożizzjoni għall-polistirene twassal għal tfixkil tal-membrana u stress ossidattiv38,39,40,41.Il-valuri Fv/Fm ta’ S. elongatus CCAP 1479/1A esposti għal 0S u 4S kienu kważi d-doppju meta mqabbla mal-kontroll tas-sospensjoni, li jaqbel tajjeb mar-rata ta’ assorbiment tas-CO2 tal-bijokompost 4S, kif ukoll ma’ valuri PS medji aktar baxxi.valuri.Valuri ogħla Fv/Fm jindikaw li t-trasport ta 'elettroni għal PSII jista' jwassal aktar fotoni42, li jista 'jirriżulta f'rati ogħla ta' fissazzjoni tas-CO2.Madankollu, għandu jiġi nnutat li d-dejta fotofiżjoloġika nkisbet minn ċelloli sospiżi f'soluzzjonijiet tal-lattiċe milwiema u mhux neċessarjament tkun komparabbli direttament ma 'bijokomposti maturi.
Jekk il-latex joħloq ostaklu għad-dawl u/jew l-iskambju tal-gass li jirriżulta f'restrizzjoni tad-dawl u tas-CO2, jista 'jikkawża stress ċellulari u jnaqqas il-prestazzjoni, u jekk jaffettwa r-rilaxx ta' O2, fotorespirazzjoni39.It-trażmissjoni tad-dawl tal-kisi vulkanizzat ġiet evalwata: lattiċe "iebes" wera tnaqqis żgħir fit-trasmissjoni tad-dawl bejn 440 u 480 nm (mtejba parzjalment billi tiżdied il-konċentrazzjoni ta 'Texanol minħabba koalescence mtejba tal-film), filwaqt li "artab" u "regolari" ” latex wera tnaqqis żgħir fit-trasmissjoni tad-dawl.ma juri l-ebda telf notevoli ta’ telf.L-assaġġi, kif ukoll l-inkubazzjonijiet kollha, saru f'intensità tad-dawl baxxa (30.5 µmol m-2 s-1), għalhekk kwalunkwe radjazzjoni fotosintetikament attiva minħabba l-matriċi tal-polimer se tiġi kkumpensata u tista 'saħansitra tkun utli fil-prevenzjoni tal-fotoinibizzjoni.f'intensitajiet tad-dawl li jagħmlu ħsara.
Il-Bijokompost CCAP 1479/1A ħadmet matul l-84 jum tal-ittestjar, mingħajr dħul ta 'nutrijenti jew telf sinifikanti ta' bijomassa, li huwa għan ewlieni tal-istudju.Id-depigmentazzjoni taċ-ċelluli tista 'tkun assoċjata ma' proċess ta 'klorożi bi tweġiba għall-ġuħ tan-nitroġenu biex tinkiseb sopravivenza fit-tul (stat ta' mistrieħ), li jista 'jgħin liċ-ċelloli jerġgħu jibdew it-tkabbir wara li tkun inkisbet akkumulazzjoni suffiċjenti tan-nitroġenu.L-immaġini SEM ikkonfermaw li ċ-ċelloli baqgħu ġewwa l-kisi minkejja d-diviżjoni taċ-ċelluli, u juru l-elastiċità tal-latex "artab" u b'hekk juru vantaġġ ċar fuq il-verżjoni sperimentali.Lattiċe "artab" fih madwar 70% akrilat tal-butil (bil-piż), li huwa ħafna ogħla mill-konċentrazzjoni ddikjarata għal kisja flessibbli wara t-tnixxif44.
L-assorbiment nett tas-CO2 kien ogħla b'mod sinifikanti minn dak tas-sospensjoni tal-kontroll (14-20 u 3-8 darbiet ogħla għal S. elongatus CCAP 1479/1A u PCC 7942, rispettivament).Preċedentement, użajna mudell ta 'trasferiment tal-massa tas-CO2 biex nuru li l-mutur ewlieni ta' assorbiment għoli ta 'CO2 huwa gradjent qawwi ta' konċentrazzjoni ta 'CO2 fil-wiċċ tal-bijokompost31 u li l-prestazzjoni tal-bijokompost tista' tkun limitata mir-reżistenza għat-trasferiment tal-massa.Din il-problema tista 'tiġi megħluba billi jiġu inkorporati ingredjenti mhux tossiċi u li ma jiffurmawx film fil-latex biex tiżdied il-porożità u l-permeabilità tal-kisi26, iżda ż-żamma taċ-ċelluli tista' tiġi kompromessa peress li din l-istrateġija inevitabbilment tirriżulta f'film aktar dgħajjef20.Il-kompożizzjoni kimika tista 'tinbidel matul il-polimerizzazzjoni biex tiżdied il-porożità, li hija l-aħjar għażla, speċjalment f'termini ta' produzzjoni industrijali u skalabbiltà45.
Il-prestazzjoni tal-bijokompost il-ġdid meta mqabbla ma 'studji reċenti li jużaw bijokomposti minn mikroalka u ċjanobatterji wriet vantaġġi fl-aġġustament tar-rata tat-tagħbija taċ-ċelluli (Tabella 1)21,46 u bi ħinijiet ta' analiżi itwal (84 jum kontra 15 siegħa46 u 3 ġimgħat21).
Il-kontenut volumetriku ta’ karboidrati fiċ-ċelloli jitqabbel b’mod favorevoli ma’ studji oħra47,48,49,50 bl-użu ta’ ċjanobatterji u jintuża bħala kriterju potenzjali għall-applikazzjonijiet għall-qbid u l-utilizzazzjoni/irkupru tal-karbonju, bħalma huma għall-proċessi ta’ fermentazzjoni BECCS49,51 jew għall-produzzjoni ta’ bijodegradabbli. bijoplastiks52 .Bħala parti mir-raġuni għal dan l-istudju, nassumu li l-afforestazzjoni, anki kkunsidrata fil-kunċett tal-emissjonijiet negattivi BECCS, mhix rimedju għat-tibdil fil-klima u tikkonsma sehem allarmanti tal-art li tinħarat6.Bħala esperiment ta 'ħsieb, kien stmat li bejn 640 u 950 GtCO2 ikun jeħtieġ li jitneħħew mill-atmosfera sal-2100 biex tiġi limitata ż-żieda fit-temperatura globali għal 1.5°C53 (madwar 8 sa 12 GtCO2 fis-sena).Il-kisba ta' dan b'bijokompost li jagħmel aħjar (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 bijomassa fis-sena-1) ikun jeħtieġ espansjoni tal-volum minn 5.5 × 1010 għal 8.2 × 1010 m3 (b'effiċjenza fotosintetika komparabbli), li jkun fih minn 196 għal 2.92 biljun litru ta' 2.92. polimeru.Jekk wieħed jassumi li 1 m3 ta 'bijokomposti jokkupa 1 m2 ta' art, iż-żona meħtieġa biex tassorbi s-CO2 totali annwali mmirat se tkun bejn 5.5 u 8.17 miljun ettaru, li hija ekwivalenti għal 0.18-0.27% ta 'adattat għall-ħajja tal-artijiet fil- tropiċi, u tnaqqas iż-żona tal-art.ħtieġa għal BECCS minn 98-99%.Għandu jiġi nnutat li l-proporzjon tal-qbid teoretiku huwa bbażat fuq l-assorbiment tas-CO2 irreġistrat f'dawl baxx.Hekk kif il-bijokompost jiġi espost għal dawl naturali aktar intens, ir-rata ta 'assorbiment tas-CO2 tiżdied, tnaqqas aktar ir-rekwiżiti ta' l-art u ddawwar l-iskali aktar lejn il-kunċett ta 'bijokompost.Madankollu, l-implimentazzjoni għandha tkun fl-ekwatur għal intensità u tul ta 'backlight kostanti.
L-effett globali tal-fertilizzazzjoni tas-CO2, jiġifieri ż-żieda fil-produttività tal-veġetazzjoni kkawżata minn disponibbiltà akbar tas-CO2, naqas fil-biċċa l-kbira taż-żoni tal-art, probabbilment minħabba bidliet fin-nutrijenti ewlenin tal-ħamrija (N u P) u r-riżorsi tal-ilma7.Dan ifisser li l-fotosintesi terrestri tista' ma twassalx għal żieda fl-assorbiment tas-CO2, minkejja konċentrazzjonijiet elevati ta' CO2 fl-arja.F'dan il-kuntest, l-istrateġiji tal-mitigazzjoni tat-tibdil fil-klima bbażati fuq l-art bħal BECCS huma saħansitra inqas probabbli li jirnexxu.Jekk dan il-fenomenu globali jiġi kkonfermat, il-bijokompost tagħna ispirat mill-likeni jista 'jkun assi ewlieni, li jittrasforma mikrobi fotosintetiċi akkwatiċi b'ċellula waħda f'"aġenti tal-art."Il-biċċa l-kbira tal-pjanti terrestri jiffissaw is-CO2 permezz tal-fotosintesi C3, filwaqt li l-pjanti C4 huma aktar favorevoli għal ħabitats aktar sħan u niexfa u huma aktar effiċjenti fi pressjonijiet parzjali ogħla tas-CO254.Iċ-ċjanobatterji joffru alternattiva li tista 'tpaċi t-tbassir allarmanti ta' espożizzjoni mnaqqsa tad-dijossidu tal-karbonju f'impjanti C3.Iċ-ċjanobatterji għelbu limitazzjonijiet fotorespiratorji billi żviluppaw mekkaniżmu effiċjenti ta 'arrikkiment tal-karbonju li fih huma ppreżentati u miżmuma pressjonijiet parzjali ogħla ta' CO2 minn ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) fi ħdan carboxysomes madwar.Jekk il-produzzjoni ta 'bijokomposti ċjanobatteriċi tista' tiżdied, din tista 'ssir arma importanti għall-umanità fil-ġlieda kontra t-tibdil fil-klima.
Il-bijokompożiti (lichen mimics) joffru vantaġġi ċari fuq il-kulturi konvenzjonali ta' sospensjoni ta' mikroalka u cyanobacteria, li jipprovdu rati ogħla ta' assorbiment tas-CO2, jimminimizzaw ir-riskji tat-tniġġis, u jippromettu evitar kompetittiv tas-CO2.L-ispejjeż inaqqsu b'mod sinifikanti l-użu tal-art, l-ilma u n-nutrijenti56.Dan l-istudju juri l-fattibbiltà tal-iżvilupp u l-manifattura ta 'lattiċe bijokompatibbli ta' prestazzjoni għolja li, meta kkombinat ma 'sponża loofah bħala sottostrat kandidat, jista' jipprovdi assorbiment effiċjenti u effettiv tas-CO2 matul xhur ta 'kirurġija filwaqt li jżomm it-telf taċ-ċelluli għal minimu.Il-bijokompożiti jistgħu teoretikament jaqbdu madwar 570 t CO2 t-1 ta' bijomassa fis-sena u jistgħu juru li huma aktar importanti mill-istrateġiji ta' afforestazzjoni BECCS fir-rispons tagħna għat-tibdil fil-klima.B'aktar ottimizzazzjoni tal-kompożizzjoni tal-polimeru, ittestjar f'intensitajiet tad-dawl ogħla, u flimkien ma 'inġinerija metabolika elaborata, il-bijoġeoinġiniera oriġinali tan-natura jistgħu jerġgħu jiġu salvati.
Polimeri tal-latex akriliku ġew ippreparati bl-użu ta 'taħlita ta' monomeri ta 'styrene, akrilat tal-butil u aċidu akriliku, u l-pH ġie aġġustat għal 7 b'idrossidu tas-sodju 0.1 M (tabella 2).L-istirene u l-akrilat tal-butil jiffurmaw il-biċċa l-kbira tal-ktajjen tal-polimeru, filwaqt li l-aċidu akriliku jgħin biex iżomm il-partiċelli tal-latex f'sospensjoni57.Il-proprjetajiet strutturali tal-latex huma determinati mit-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ (Tg), li hija kkontrollata billi jinbidel il-proporzjon ta 'styrene u butyl acrylate, li jipprovdi proprjetajiet "iebes" u "artab", rispettivament58.Polimeru tipiku tal-latex akriliku huwa 50:50 styrene:butyl acrylate 30, għalhekk f'dan l-istudju latex b'dan il-proporzjon kien imsejjaħ latex "normali", u latex b'kontenut ogħla ta 'styrene kien imsemmi bħala latex b'kontenut aktar baxx ta' stirene .imsejħa "artab" bħala "iebes".
Emulsjoni primarja ġiet ippreparata bl-użu ta 'ilma distillat (174 g), bikarbonat tas-sodju (0.5 g) u surfactant Rhodapex Ab/20 (30.92 g) (Solvay) biex jistabbilizza t-30 qtar monomeru.Bl-użu ta' siringa tal-ħġieġ (Science Glass Engineering) b'pompa tas-siringa, alikwot sekondarju li jkun fih styrene, butyl acrylate u aċidu akriliku elenkati fit-Tabella 2 ġie miżjud qatra b'rata ta' 100 ml h-1 mal-emulsjoni primarja fuq 4 sigħat (Cole -Palmer, Mount Vernon, Illinois).Ipprepara soluzzjoni ta 'inizjatur tal-polimerizzazzjoni 59 billi tuża dHO u persulfat ta' l-ammonju (100 ml, 3% w/w).
Ħawwad is-soluzzjoni li jkun fiha dHO (206 g), bikarbonat tas-sodju (1 g) u Rhodapex Ab/20 (4.42 g) billi tuża ħawwad overhead (Heidolph Hei-TORQUE valur 100) bi skrun tal-istainless steel u saħħan sa 82°C f' bastiment miksi bl-ilma f'banju bl-ilma msaħħna VWR Scientific 1137P.Soluzzjoni ta 'piż imnaqqas ta' monomeru (28.21 g) u inizjatur (20.60 g) ġiet miżjuda bil-qatra mar-reċipjent miksi b'ġakketta u mħawwda għal 20 minuta.Ħallat bil-qawwa s-soluzzjonijiet tal-monomeru (150 ml h-1) u l-inizjatur (27 ml h-1) li jifdal biex iżżomm il-partiċelli f'sospensjoni sakemm jiżdiedu mal-ġakketta tal-ilma fuq 5 sigħat bl-użu ta' siringi ta' 10 ml u 100 ml rispettivament f'kontenitur .mimlija b'pompa tas-siringa.Il-veloċità tal-ħawwad żdiedet minħabba ż-żieda fil-volum tad-demel likwidu biex tiġi żgurata ż-żamma tad-demel likwidu.Wara li żżid l-inizjatur u l-emulsjoni, it-temperatura tar-reazzjoni żdiedet għal 85 ° C, ħawwad sew f'450 rpm għal 30 minuta, imbagħad imkessaħ għal 65 ° C.Wara t-tkessiħ, żewġ soluzzjonijiet ta 'spostament ġew miżjuda mal-latex: tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) (70% fl-ilma) (5 g, 14% bil-piż) u aċidu isoascorbic (5 g, 10% bil-piż)..Żid t-BHP qatra qatra u ħalli għal 20 minuta.L-aċidu erythorbic imbagħad ġie miżjud b'rata ta' 4 ml/h minn siringa ta' 10 ml bl-użu ta' pompa tas-siringa.Is-soluzzjoni tal-lattiċe mbagħad tkessaħ għat-temperatura tal-kamra u aġġustata għal pH 7 b'idrossidu tas-sodju 0.1M.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - koalescent bijodegradabbli ta 'tossiċità baxxa għal żebgħa tal-lattiċe 37,60 - ġie miżjud b'siringa u pompa fi tliet volumi (0, 4, 12% v/v) bħala aġent li jgħaqqad għal taħlita tal-latex biex jiffaċilita l-formazzjoni tal-film waqt it-tnixxif37.Il-perċentwal tas-solidi tal-lattiċe ġie determinat billi tqiegħed 100 µl ta' kull polimeru f'tappijiet tal-fojl tal-aluminju miżun minn qabel u tnixxif f'forn f'100°C għal 24 siegħa.
Għat-trażmissjoni tad-dawl, kull taħlita tal-latex ġiet applikata fuq slide tal-mikroskopju bl-użu ta 'kubu tal-qatra tal-istainless steel kkalibrat biex jipproduċi films ta' 100 µm u mnixxef f'20 ° C għal 48 siegħa.It-trażmissjoni tad-dawl (iffukata fuq radjazzjoni fotosintetikament attiva, λ 400–700 nm) ġiet imkejla fuq spettroradjumetru ILT950 SpectriLight b'sensor f'distanza ta' 35 ċm minn lampa fluworexxenti ta' 30 W (Sylvania Luxline Plus, n = 6) – fejn id-dawl sors kien cyanobacteria u organiżmi Materjali komposti huma ppreservati.Il-verżjoni 3.5 tas-softwer SpectrILight III intużat biex tirreġistra l-illuminanza u t-trażmissjoni fil-medda λ 400–700 nm61.Il-kampjuni kollha tpoġġew fuq is-sensor, u slajds tal-ħġieġ mhux miksija ntużaw bħala kontrolli.
Kampjuni tal-lattiċe ġew miżjuda ma 'dixx tal-ħami tas-silikon u jitħallew jinxef għal 24 siegħa qabel ma ġew ittestjati għall-ebusija.Poġġi l-kampjun tal-latex imnixxef fuq għatu tal-azzar taħt mikroskopju x10.Wara l-iffukar, il-kampjuni ġew evalwati fuq tester tal-mikroebusija Buehler Micromet II.Il-kampjun kien soġġett għal forza ta '100 sa 200 gramma u l-ħin tat-tagħbija kien issettjat għal 7 sekondi biex jinħoloq dent tad-djamant fil-kampjun.L-istampar ġie analizzat bl-użu ta 'objettiv tal-mikroskopju Bruker Alicona × 10 b'softwer addizzjonali għall-kejl tal-forma.Il-formula tal-ebusija Vickers (Ekwazzjoni 1) intużat biex tikkalkula l-ebusija ta 'kull lattiċe, fejn HV hija n-numru Vickers, F hija l-forza applikata, u d hija l-medja tad-djagonali inċiż ikkalkulata mill-għoli u l-wisa' tal-latex.valur tal-inċiż.Lattiċe "artab" ma jistax jitkejjel minħabba l-adeżjoni u l-ġbid waqt it-test tal-indentazzjoni.
Biex tiddetermina t-temperatura ta 'transizzjoni tal-ħġieġ (Tg) tal-kompożizzjoni tal-latex, kampjuni tal-polimeru tqiegħdu f'platti tal-ġel tas-silika, imnixxfa għal 24 siegħa, miżun sa 0.005 g, u mqiegħda f'platti tal-kampjun.Id-dixx ġie mgħotti u mqiegħed f’kolorimetru ta’ skannjar differenzjali (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, softwer ta’ analiżi tad-dejta Pyris)62.Il-metodu tal-fluss tas-sħana jintuża biex jitqiegħed tazzi ta 'referenza u tazzi tal-kampjun fl-istess forn b'sonda tat-temperatura integrata biex titkejjel it-temperatura.B'kollox intużaw żewġ rampi biex tinħoloq kurva konsistenti.Il-metodu tal-kampjun kien ripetutament imqajjem minn -20 ° C għal 180 ° C b'rata ta '20 ° C kull minuta.Kull punt tal-bidu u tat-tmiem jinħażen għal minuta biex jitqies id-dewmien fit-temperatura.
Biex tiġi evalwata l-kapaċità tal-bijokompost li jassorbi s-CO2, il-kampjuni ġew ippreparati u ttestjati bl-istess mod bħal fl-istudju preċedenti tagħna31.Il-washcloth imnixxef u awtoklavat inqatgħet fi strixxi ta 'madwar 1 × 1 × 5 ċm u miżuna.Applika 600 µl taż-żewġ kisjiet bijoloġiċi l-aktar effettivi ta’ kull razza ta’ cyanobacteria ma’ tarf wieħed ta’ kull strixxa tal-loofah, li tkopri madwar 1 × 1 × 3 ċm, u nixxef fid-dlam f’20°C għal 24 siegħa.Minħabba l-istruttura makroporuża tal-loofah, xi wħud mill-formula kienet moħlija, għalhekk l-effiċjenza tat-tagħbija taċ-ċelluli ma kinitx 100%.Biex tingħeleb din il-problema, il-piż tal-preparazzjoni niexfa fuq il-loofah ġie determinat u normalizzat għall-preparazzjoni niexfa ta 'referenza.Kontrolli abijotiċi li jikkonsistu f'loofah, lattiċe, u medium nutrijent sterili ġew ippreparati b'mod simili.
Biex twettaq test ta’ assorbiment ta’ CO2 ta’ nofs lott, poġġi l-bijokompost (n = 3) f’tubu tal-ħġieġ ta’ 50 ml sabiex tarf wieħed tal-bijokompost (mingħajr il-bijokisja) ikun f’kuntatt ma’ 5 ml ta’ medja tat-tkabbir, u ħalli n-nutrijent jiġu ttrasportati b'azzjoni kapillari..Il-flixkun huwa ssiġillat b'sufra tal-gomma tal-butyl b'dijametru ta '20 mm u mgħaqqda b'tapp tal-aluminju tal-fidda.Ladarba ssiġillat, injetta 45 ml ta' 5% CO2/arja b'labra sterili mwaħħla ma' siringa li ma tagħmilx gass.Id-densità taċ-ċelluli tas-sospensjoni tal-kontroll (n = 3) kienet ekwivalenti għat-tagħbija taċ-ċelluli tal-bijokompost fil-medju nutrijent.It-testijiet twettqu f'temperatura ta' 18 ± 2 °C b'fotoperjodu ta' 16:8 u fotoperjodu ta' 30.5 µmol m-2 s-1.L-ispazju tar-ras tneħħa kull jumejn b'siringa li ma jgħaddix gass u analizzat b'miter tas-CO2 b'assorbiment infra-aħmar GEOTech G100 biex jiġi ddeterminat il-perċentwali tas-CO2 assorbit.Żid volum ugwali ta' taħlita ta' gass CO2.
% CO2 Fix huwa kkalkulat kif ġej: % CO2 Fix = 5% (v/v) – ikteb %CO2 (ekwazzjoni 2) fejn P = pressjoni, V = volum, T = temperatura, u R = kostanti tal-gass ideali.
Ir-rati ta' assorbiment ta' CO2 irrappurtati għal sospensjonijiet ta' kontroll ta' ċjanobatterji u bijokomposti ġew normalizzati għal kontrolli mhux bijoloġiċi.L-unità funzjonali tal-bijomassa g hija l-ammont ta 'bijomassa niexfa immobilizzata fuq il-washcloth.Huwa determinat billi jintiżnu kampjuni tal-loofah qabel u wara l-iffissar taċ-ċelluli.Kontabilità tal-massa tat-tagħbija taċ-ċelluli (ekwivalenti tal-bijomassa) billi tiżen individwalment il-preparazzjonijiet qabel u wara t-tnixxif u billi tikkalkula d-densità tal-preparazzjoni taċ-ċelluli (ekwazzjoni 3).Il-preparazzjonijiet taċ-ċelluli huma preżunti li huma omoġenji waqt l-iffissar.
Minitab 18 u Microsoft Excel mal-add-in RealStatistics intużaw għall-analiżi statistika.In-normalità ġiet ittestjata bl-użu tat-test Anderson-Darling, u l-ugwaljanza tal-varjanzi ġiet ittestjata bl-użu tat-test Levene.Id-dejta li tissodisfa dawn is-suppożizzjonijiet ġiet analizzata bl-użu ta' analiżi ta' varjanza f'żewġ direzzjonijiet (ANOVA) bit-test ta' Tukey bħala analiżi post hoc.Dejta f'żewġ direzzjonijiet li ma ssodisfatx is-suppożizzjonijiet ta 'normalità u varjanza ugwali ġiet analizzata bl-użu tat-test Shirer-Ray-Hara u mbagħad it-test U Mann-Whitney biex tiddetermina s-sinifikat bejn it-trattamenti.Mudelli mħallta lineari ġeneralizzati (GLM) intużaw għal dejta mhux normali bi tliet fatturi, fejn id-dejta ġiet trasformata bl-użu tat-trasformazzjoni Johnson63.Twettqu korrelazzjonijiet tal-mument tal-prodotti Pearson biex tiġi evalwata r-relazzjoni bejn il-konċentrazzjoni ta 'Texanol, it-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ, u d-dejta tat-tossiċità u l-adeżjoni tal-latex.
Ħin tal-post: Jan-05-2023