Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com.Naudojate naršyklės versiją su ribotu CSS palaikymu.Norėdami gauti geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“).Be to, norėdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodome be stilių ir JavaScript.
Vienu metu rodoma trijų skaidrių karuselė.Naudokite mygtukus Ankstesnis ir Kitas, kad vienu metu pereitumėte per tris skaidres, arba naudokite slankiklio mygtukus, esančius pabaigoje, norėdami pereiti per tris skaidres vienu metu.
Anglies dioksido surinkimas ir saugojimas yra būtini norint pasiekti Paryžiaus susitarimo tikslus.Fotosintezė yra gamtos technologija anglies surinkimui.Semdamiesi įkvėpimo iš kerpių, sukūrėme 3D cianobakterijų fotosintetinį biokompozitą (ty imituojantį kerpes), naudodami akrilo latekso polimerą, užteptą ant lufos kempinės.Biokompozito CO2 pasisavinimo greitis buvo 1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 biomasės d-1.Įsisavinimo greitis yra pagrįstas sausa biomase eksperimento pradžioje ir apima CO2, naudojamą naujai biomasei auginti, taip pat CO2, esantį saugojimo junginiuose, tokiuose kaip angliavandeniai.Šie suvartojimo rodikliai buvo 14–20 kartų didesni nei srutų kontrolės priemonės ir galbūt būtų galima padidinti, kad būtų surinkta 570 t CO2 t-1 biomasės per metus-1, o tai atitinka 5,5–8,17 × 106 hektarų žemės naudojimo, pašalinant 8–12 GtCO2. CO2 per metus.Priešingai, miško bioenergija su anglies surinkimu ir saugojimu yra 0,4–1,2 × 109 ha.Biokompozitas išliko funkcionalus 12 savaičių be papildomų maistinių medžiagų ar vandens, po to eksperimentas buvo nutrauktas.Atsižvelgiant į įvairiapusę žmonijos kovos su klimato kaita technologinę poziciją, sukonstruoti ir optimizuoti melsvadumblių biokompozitai gali būti tvariai ir plačiai naudojami siekiant padidinti CO2 pašalinimą ir sumažinti vandens, maistinių medžiagų ir žemės naudojimo nuostolius.
Klimato kaita kelia realią grėsmę pasaulio biologinei įvairovei, ekosistemų stabilumui ir žmonėms.Norint sušvelninti blogiausius jo padarinius, reikalingos koordinuotos ir didelio masto dekarbonizacijos programos ir, žinoma, reikalingas tam tikras tiesioginis šiltnamio efektą sukeliančių dujų pašalinimas iš atmosferos.Nepaisant teigiamo elektros energijos gamybos dekarbonizavimo2,3, šiuo metu nėra ekonomiškai tvarių technologinių sprendimų, kaip sumažinti atmosferos anglies dioksido (CO2)4 kiekį, nors išmetamųjų dujų surinkimas vyksta5.Vietoj keičiamų ir praktiškų inžinerinių sprendimų dėl anglies gaudymo žmonės turėtų kreiptis į gamtos inžinierius – fotosintetinius organizmus (fototrofinius organizmus).Fotosintezė yra gamtos anglies sekvestracijos technologija, tačiau jos gebėjimas pakeisti antropogeninį anglies sodrinimą reikšmingu laiko intervalu yra abejotinas, fermentai yra neefektyvūs, o jos gebėjimas dislokuoti tinkamu mastu yra abejotinas.Galimas fototrofijos būdas yra apželdinimas mišku, kuriuo kertami medžiai bioenergijos gamybai naudojant anglies dioksido surinkimo ir saugojimo (BECCS) technologiją, kuri gali padėti sumažinti grynąjį CO21 emisiją.Tačiau norint pasiekti Paryžiaus susitarime nustatytą 1,5 °C temperatūros tikslą, naudojant BECCS kaip pagrindinį metodą, reikėtų 0,4–1,2 × 109 ha, o tai atitinka 25–75 % dabartinės pasaulinės ariamos žemės6.Be to, neapibrėžtumas, susijęs su pasauliniu tręšimo CO2 poveikiu, kelia abejonių dėl galimo bendro miško plantacijų efektyvumo7.Jei norime pasiekti Paryžiaus susitarime nustatytus temperatūros tikslus, kasmet iš atmosferos turi būti pašalinta 100 sekundžių GtCO2 šiltnamio efektą sukeliančių dujų (GGR).JK tyrimų ir inovacijų departamentas neseniai paskelbė apie penkių GGR8 projektų finansavimą, įskaitant durpynų tvarkymą, sustiprintą uolienų atmosferą, medžių sodinimą, bioanglį ir daugiamečius augalus, skirtus BECCS procesui maitinti.Daugiau nei 130 MtCO2 per metus pašalinimas iš atmosferos yra 10-100 USD/tCO2, 0,2-8,1 MtCO2 per metus durpynų atkūrimui, 52-480 USD/tCO2 ir 12-27 MtCO2 per metus uolienų dūlėjimui. , 0,4-30 USD/metus.tCO2, 3,6 mln. CO2/met., miško ploto padidėjimas 1 proc., 0,4-30 USD/tCO2, 6-41 mln. CO2/metus, bioanglys, 140-270 USD/tCO2, 20-70 mln. CO2 per metus daugiamečiams augalams naudojant BECCS9.
Šių metodų derinys gali pasiekti 130 Mt CO2 per metus tikslą, tačiau uolienų atmosferos ir BECCS sąnaudos yra didelės, o bioanglys, nors ir palyginti pigios ir nesusijusios su žemės naudojimu, bioanglies gamybos procesui reikalingos žaliavos.siūlo šią plėtrą ir numerį kitoms GGR technologijoms diegti.
Užuot ieškoję sprendimų sausumoje, ieškokite vandens, ypač vienaląsčių fototrofų, tokių kaip mikrodumbliai ir cianobakterijos10.Dumbliai (įskaitant cianobakterijas) sulaiko maždaug 50 % pasaulio anglies dioksido, nors jie sudaro tik 1 % pasaulio biomasės11.Melsvabakterijos yra originalios gamtos biogeoinžinieriai, padedantys kvėpavimo takų metabolizmui ir daugialąsčio gyvybės evoliucijai per deguonies fotosintezę12.Idėja panaudoti cianobakterijas anglies surinkimui nėra nauja, tačiau novatoriški fizinio išdėstymo metodai atveria naujus horizontus šiems senovės organizmams.
Atviri tvenkiniai ir fotobioreaktoriai yra numatytasis turtas, kai mikrodumbliai ir melsvadumbliai naudojami pramoniniais tikslais.Šiose auginimo sistemose naudojama suspensijos kultūra, kurioje ląstelės laisvai plūduriuoja auginimo terpėje14;tačiau tvenkiniai ir fotobioreaktoriai turi daug trūkumų, tokių kaip prastas CO2 masės perdavimas, intensyvus žemės ir vandens naudojimas, jautrumas biologiniam užsiteršimui ir didelės statybos bei eksploatavimo išlaidos15,16.Bioplėvelės bioreaktoriai, kuriuose nenaudojamos suspensijos kultūros, yra ekonomiškesni vandens ir erdvės atžvilgiu, tačiau jiems gresia išdžiūvimo pažeidimas, jie linkę atsiskirti bioplėvelėje (taigi ir prarasti aktyvią biomasę), taip pat yra linkę į biologinį užsiteršimą17.
Norint padidinti CO2 įsisavinimo greitį ir spręsti problemas, ribojančias srutų ir bioplėvelės reaktorius, reikia naujų metodų.Vienas iš tokių būdų yra fotosintezės biokompozitai, įkvėpti kerpių.Kerpės yra grybų ir fotobiontų (mikrodumblių ir (arba) melsvadumblių) kompleksas, užimantis maždaug 12 % Žemės sausumos ploto18.Grybai suteikia fizinę paramą, apsaugą ir pririša prie fotobiotinio substrato, o tai savo ruožtu aprūpina grybus anglimi (kaip fotosintezės produktų pertekliumi).Siūlomas biokompozitas yra „kerpių mimetikas“, kuriame koncentruota cianobakterijų populiacija yra imobilizuota plonos biodangos pavidalu ant nešiklio substrato.Be ląstelių, biodangoje yra polimero matrica, kuri gali pakeisti grybelį.Pirmenybė teikiama polimerinėms vandens emulsijoms arba „lateksams“, nes jie yra biologiškai suderinami, patvarūs, nebrangūs, lengvai valdomi ir parduodami 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Ląstelių fiksavimui latekso polimerais didelę įtaką daro latekso sudėtis ir plėvelės susidarymo procesas.Emulsinė polimerizacija yra nevienalytis procesas, naudojamas sintetinei kaučiukui, lipnioms dangoms, sandarikliams, betono priedams, popieriaus ir tekstilės dangoms bei lateksiniams dažams gaminti27.Jis turi daug privalumų, palyginti su kitais polimerizacijos metodais, pvz., Didelis reakcijos greitis ir monomero konversijos efektyvumas, taip pat lengvas produkto valdymas27, 28.Monomerų pasirinkimas priklauso nuo norimų gautos polimerinės plėvelės savybių, o mišrioms monomerų sistemoms (ty kopolimerizacijai) polimero savybes galima keisti parenkant skirtingus monomerų santykius, kurie sudaro gautą polimerinę medžiagą.Butilo akrilatas ir stirenas yra vieni iš labiausiai paplitusių akrilo latekso monomerų ir čia naudojami.Be to, koalescuojantys agentai (pvz., Texanol) dažnai naudojami siekiant skatinti vienodą plėvelės susidarymą, kai jie gali pakeisti polimerinio latekso savybes, kad susidarytų stipri ir „nepertraukiama“ (susiliejanti) danga.Mūsų pradiniame koncepcijos įrodymo tyrime didelio paviršiaus ploto, didelio poringumo 3D biokompozitas buvo pagamintas naudojant komercinius latekso dažus, užteptus ant lufos kempinės.Po ilgų ir nuolatinių manipuliacijų (aštuonias savaites) biokompozitas parodė ribotą gebėjimą išlaikyti melsvadumbles ant lufos pastolių, nes ląstelių augimas susilpnino latekso struktūrinį vientisumą.Šiame tyrime siekėme sukurti žinomos chemijos akrilo latekso polimerų seriją, skirtą nuolatiniam naudojimui anglies surinkimo reikmėms, neprarandant polimero skilimo.Tai darydami parodėme gebėjimą sukurti kerpes primenančius polimerinės matricos elementus, kurie pagerintų biologines savybes ir žymiai padidintų mechaninį elastingumą, palyginti su patikrintais biokompozitais.Tolesnis optimizavimas paspartins biokompozitų įsisavinimą anglies surinkimui, ypač kai jie derinami su cianobakterijomis, metaboliškai modifikuotomis siekiant pagerinti CO2 sekvestraciją.
Buvo išbandyti devyni lateksai su trimis polimerų formulėmis (H = "kieta", N = "normalus", S = "minkšta") ir trijų tipų Texanol (0, 4, 12 % t/t) toksiškumo ir deformacijų koreliacijos atžvilgiu.Klijai.iš dviejų cianobakterijų.Latekso tipas reikšmingai paveikė S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare testas, lateksas: DF=2, H=23,157, P=<0,001) ir CCAP 1479/1A (dvipusis ANOVA, lateksas: DF=2, F). = 103,93, P = < 0,001) (1a pav.).Teksanolio koncentracija neturėjo reikšmingos įtakos S. elongatus PCC 7942 augimui, tik N-lateksas buvo netoksiškas (1a pav.), o 0 N ir 4 N išlaikė atitinkamai 26% ir 35% augimą (Mann- Whitney U, 0 N ir 4 N: W = 13,50, P = 0,245; 0 N, palyginti su kontrole: W = 25,0, P = 0,061; 4 N, palyginti su kontrole: W = 25,0, P = 0,061) ir 12 N palaikomas augimas panašus iki biologinės kontrolės (Mann-Whitney universitetas, 12 N prieš kontrolę: W = 17,0, P = 0,885).S. elongatus CCAP 1479/1A atveju latekso mišinys ir teksanolio koncentracija buvo svarbūs veiksniai, ir tarp jų buvo pastebėta reikšminga sąveika (dvipusė ANOVA, lateksas: DF=2, F=103,93, P=<0,001, Texanol). : DF=2, F=5,96, P=0,01, lateksas*teksanolis: DF=4, F=3,41, P=0,03).0 N ir visi „minkštieji“ lateksai skatino augimą (1a pav.).Yra tendencija gerinti augimą mažėjant stireno sudėčiai.
Melsvabakterių (Synechococcus elongatus PCC 7942 ir CCAP 1479/1A) toksiškumo ir sukibimo su latekso preparatais tyrimai, ryšys su stiklėjimo temperatūra (Tg) ir sprendimo matrica, remiantis toksiškumo ir adhezijos duomenimis.a ) Toksiškumo tyrimas buvo atliktas naudojant atskiras melsvadumblių augimo procentines diagramas, normalizuotas suspensijos kultūroms kontroliuoti.Gydymas, pažymėtas *, labai skiriasi nuo kontrolinių.b) cianobakterijų augimo duomenys, palyginti su Tg lateksu (vidurkis ± SD; n = 3).c) bendras cianobakterijų, išsiskyrusių po biokompozito sukibimo bandymo, skaičius.d) sukibimo duomenys, palyginti su latekso Tg (vidurkis ± StDev; n = 3).e Sprendimų matrica, pagrįsta toksiškumo ir sukibimo duomenimis.Stireno ir butilo akrilato santykis „kietam“ (H) lateksui yra 1:3, „normaliam“ (N) – 1:1 ir „minkštam“ (S) – 3:1.Ankstesni skaičiai latekso kode atitinka Texanol turinį.
Daugeliu atvejų ląstelių gyvybingumas mažėjo didėjant teksanolio koncentracijai, tačiau nebuvo jokios reikšmingos koreliacijos nė vienai iš padermių (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0,208, P = 0,299; PCC 7942: DF = 25, r). = – 0,127, P = 0,527).Ant pav.1b parodytas ryšys tarp ląstelių augimo ir stiklėjimo temperatūros (Tg).Yra stipri neigiama koreliacija tarp teksanolio koncentracijos ir Tg verčių (H-lateksas: DF=7, r=-0,989, P=<0,001; N-lateksas: DF=7, r=-0,964, P=<0,001 S-lateksas: DF=7, r=-0,946, P=<0,001).Duomenys parodė, kad optimalus S. elongatus PCC 7942 augimo Tg buvo apie 17 °C (1b pav.), o S. elongatus CCAP 1479/1A palankesnis Tg žemesnei nei 0 °C (1b pav.).Tik S. elongatus CCAP 1479/1A buvo stipri neigiama koreliacija tarp Tg ir toksiškumo duomenų (DF=25, r=-0,857, P=<0,001).
Visi lateksai turėjo gerą sukibimo afinitetą ir nė vienas iš jų po 72 valandų neatpalaidavo daugiau nei 1% ląstelių (1c pav.).Nebuvo reikšmingo skirtumo tarp dviejų S. elongatus padermių lateksų (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara testas, Latex*Texanol, DF=4, H=0,903; P=0,924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Spindulinis testas).– Kiškio testas, lateksas*teksanolis, DF=4, H=3,277, P=0,513).Didėjant Texanol koncentracijai, išsiskiria daugiau ląstelių (1c pav.).lyginant su S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0,660, P=<0,001) (1d pav.).Be to, nebuvo statistinio ryšio tarp dviejų padermių Tg ir ląstelių adhezijos (PCC 7942: DF = 25, r = 0,301, P = 0,127; CCAP 1479/1A: DF = 25, r = 0,287, P = 0,147).
Abiejų atmainų atveju „kieti“ latekso polimerai buvo neveiksmingi.Priešingai, 4N ir 12N geriausiai pasirodė prieš S. elongatus PCC 7942, o 4S ir 12S – prieš CCAP 1479/1A (1e pav.), nors yra akivaizdu, kad yra vietos tolesniam polimerinės matricos optimizavimui.Šie polimerai buvo naudojami puspartiniuose grynojo CO2 įsisavinimo bandymuose.
Fotofiziologija buvo stebima 7 dienas naudojant ląsteles, suspenduotas vandeninėje latekso kompozicijoje.Apskritai tiek tariamasis fotosintezės greitis (PS), tiek didžiausias PSII kvantinis derlius (Fv/Fm) mažėja laikui bėgant, tačiau šis sumažėjimas yra netolygus, o kai kuriuose PS duomenų rinkiniuose rodomas dvifazis atsakas, o tai rodo dalinį atsaką, nors atsigavimą realiuoju laiku. trumpesnis PS aktyvumas (2a ir 3b pav.).Dvifazis Fv / Fm atsakas buvo mažiau ryškus (2b ir 3b paveikslai).
a) akivaizdus Synechococcus elongatus PCC 7942 fotosintezės greitis (PS) ir b) maksimalus PSII kvantinis derlius (Fv/Fm) reaguojant į latekso kompozicijas, palyginti su kontrolinėmis suspensijos kultūromis.Stireno ir butilo akrilato santykis „kietam“ (H) lateksui yra 1:3, „normaliam“ (N) – 1:1 ir „minkštam“ (S) – 3:1.Ankstesni skaičiai latekso kode atitinka Texanol turinį.(vidurkis ± standartinis nuokrypis; n = 3).
a) akivaizdus Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A fotosintezės greitis (PS) ir b) maksimalus PSII kvantinis išeiga (Fv/Fm) reaguojant į latekso kompozicijas, palyginti su kontrolinėmis suspensijos kultūromis.Stireno ir butilo akrilato santykis „kietam“ (H) lateksui yra 1:3, „normaliam“ (N) – 1:1 ir „minkštam“ (S) – 3:1.Ankstesni skaičiai latekso kode atitinka Texanol turinį.(vidurkis ± standartinis nuokrypis; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 latekso sudėtis ir teksanolio koncentracija laikui bėgant neturėjo įtakos PS (GLM, lateksas*teksanolis* laikas, DF = 28, F = 1,49, P = 0,07), nors sudėtis buvo svarbus veiksnys (GLM)., lateksas*laikas, DF = 14, F = 3,14, P = <0,001) (2a pav.).Reikšmingo Texanol koncentracijos poveikio laikui bėgant nebuvo (GLM, Texanol*laikas, DF=14, F=1,63, P=0,078).Buvo reikšminga sąveika, paveikianti Fv/Fm (GLM, lateksas*teksanolis* laikas, DF=28, F=4,54, P=<0,001).Sąveika tarp latekso formulės ir Texanol koncentracijos turėjo reikšmingos įtakos Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180,42, P=<0,001).Kiekvienas parametras taip pat turi įtakos Fv/Fm laikui bėgant (GLM, lateksas* laikas, DF=14, F=9,91, P=<0,001 ir teksanolis* laikas, DF=14, F=10,71, P=< 0,001).Lateksas 12H išlaikė mažiausias vidutines PS ir Fv/Fm reikšmes (2b pav.), o tai rodo, kad šis polimeras yra toksiškesnis.
S. elongatus CCAP 1479/1A PS labai skyrėsi (GLM, lateksas * Texanol * laikas, DF = 28, F = 2,75, P = < 0,001), su latekso sudėtimi, o ne teksanolio koncentracija (GLM, latekso * laikas, DF). =14, F=6,38, P=<0,001, GLM, Texanol*laikas, DF=14, F=1,26, P=0,239).„Minkštieji“ polimerai 0S ir 4S išlaikė šiek tiek aukštesnį PS veikimo lygį nei kontrolinės suspensijos (Mann-Whitney U, 0S, palyginti su kontrolinėmis, W = 686,0, P = 0,044, 4S, palyginti su kontrolinėmis, W = 713, P = 0,01) ir išlaikė patobulintas Fv./Fm (3a pav.) rodo efektyvesnį transportavimą į Photosystem II.CCAP 1479/1A ląstelių Fv / Fm vertės laikui bėgant reikšmingai skyrėsi (GLM, lateksas * teksanolis * laikas, DF = 28, F = 6,00, P = <0,001) (3b pav.).).
Ant pav.4 parodytas vidutinis PS ir Fv/Fm per 7 dienų laikotarpį kaip kiekvienos padermės ląstelių augimo funkcija.S. elongatus PCC 7942 neturėjo aiškaus modelio (4a ir b pav.), tačiau CCAP 1479/1A parodė parabolinį ryšį tarp PS (4c pav.) ir Fv/Fm (4d pav.) stireno ir butilakrilato santykis auga keičiantis.
Synechococcus longum augimo ir fotofiziologijos ryšys ant latekso preparatų.a) toksiškumo duomenys, pavaizduoti atsižvelgiant į tariamą fotosintezės greitį (PS), b) didžiausias PSII kvantinis derlius (Fv/Fm) PCC 7942. c Toksiškumo duomenys, pavaizduoti pagal PS ir d Fv/Fm CCAP 1479/1A.Stireno ir butilo akrilato santykis „kietam“ (H) lateksui yra 1:3, „normaliam“ (N) – 1:1 ir „minkštam“ (S) – 3:1.Ankstesni skaičiai latekso kode atitinka Texanol turinį.(vidurkis ± standartinis nuokrypis; n = 3).
Biokompozitas PCC 7942 turėjo ribotą poveikį ląstelių sulaikymui ir reikšmingas ląstelių išplovimas per pirmąsias keturias savaites (5 pav.).Po pradinės CO2 įsisavinimo fazės ląstelės, fiksuotos 12 N lateksu, pradėjo išskirti CO2, ir šis modelis išliko nuo 4 iki 14 dienų (5b pav.).Šie duomenys atitinka pigmento spalvos pasikeitimo stebėjimus.Grynasis CO2 įsisavinimas vėl prasidėjo nuo 18 dienos. Nepaisant ląstelių išsiskyrimo (5a pav.), PCC 7942 12 N biokompozitas per 28 dienas vis tiek sukaupė daugiau CO2 nei kontrolinė suspensija, nors ir šiek tiek (Mann-Whitney U testas, W = 2275,5; P = 0,066).CO2 absorbcijos greitis lateksu 12 N ir 4 N yra 0,51 ± 0,34 ir 1,18 ± 0,29 g CO2 g-1 biomasės d-1.Buvo statistiškai reikšmingas skirtumas tarp gydymo ir laiko lygių (Chairer-Ray-Hare testas, gydymas: DF=2, H=70,62, P=<0,001 laikas: DF=13, H=23,63, P=0,034), tačiau jis nebuvo.buvo reikšmingas ryšys tarp gydymo ir laiko (Chairer-Ray-Har testas, laikas*gydymas: DF=26, H=8,70, P=0,999).
Pusės partijos CO2 įsisavinimo testai su Synechococcus elongatus PCC 7942 biokompozitais, naudojant 4N ir 12N lateksą.(a) Vaizdai rodo ląstelių išsiskyrimą ir pigmento spalvos pasikeitimą, taip pat biokompozito SEM vaizdus prieš ir po bandymo.Baltos punktyrinės linijos rodo ląstelių nusėdimo vietas ant biokompozito.b) bendras grynasis CO2 suvartojimas per keturių savaičių laikotarpį.„Normalus“ (N) latekso stireno ir butilo akrilato santykis yra 1:1.Ankstesni skaičiai latekso kode atitinka Texanol turinį.(vidurkis ± standartinis nuokrypis; n = 3).
CCAP 1479/1A padermės su 4S ir 12S ląstelių sulaikymas žymiai pagerėjo, nors pigmentas laikui bėgant lėtai keitė spalvą (6a pav.).Biokompozitas CCAP 1479/1A sugeria CO2 visas 84 dienas (12 savaičių) be papildomų maisto papildų.SEM analizė (6a pav.) patvirtino vizualinį mažų ląstelių atsiskyrimo stebėjimą.Iš pradžių ląstelės buvo padengtos latekso danga, kuri išlaikė vientisumą nepaisant ląstelių augimo.CO2 įsisavinimo greitis buvo žymiai didesnis nei kontrolinės grupės (Scheirer-Ray-Har testas, gydymas: DF=2; H=240,59; P=<0,001, laikas: DF=42; H=112; P=<0,001) ( 6b pav.).12S biokompozitas pasiekė didžiausią CO2 įsisavinimą (1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 biomasės per dieną), o 4S lateksas buvo 1,13 ± 0,41 g CO2 g-1 biomasės per dieną, tačiau jie reikšmingai nesiskyrė (Mann-Whitney U . testas, W = 1507,50; P = 0,07) ir jokios reikšmingos sąveikos tarp gydymo ir laiko (Shirer-Rey-Hara testas, laikas * gydymas: DF = 82; H = 10 0,37; P = 1,000).
Pusės partijos CO2 įsisavinimo tyrimas naudojant Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biokompozitus su 4N ir 12N lateksu.(a) Vaizdai rodo ląstelių išsiskyrimą ir pigmento spalvos pasikeitimą, taip pat biokompozito SEM vaizdus prieš ir po bandymo.Baltos punktyrinės linijos rodo ląstelių nusėdimo vietas ant biokompozito.b) bendras grynasis CO2 suvartojimas per dvylikos savaičių laikotarpį.„Minkštame“ (S) latekso stireno ir butilo akrilato santykis yra 1:1.Ankstesni skaičiai latekso kode atitinka Texanol turinį.(vidurkis ± standartinis nuokrypis; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har testas, laikas*gydymas: DF=4, H=3,243, P=0,518) arba biokompozitas S. elongatus CCAP 1479/1A (dvi ANOVA, laikas*gydymas: DF=8 , F = 1,79, P = 0,119) (S4 pav.).Biokompozito PCC 7942 angliavandenių kiekis buvo didžiausias 2 savaitę (4 N = 59,4 ± 22,5 masės%, 12 N = 67,9 ± 3,3 masės%), o kontrolinėje suspensijoje didžiausias angliavandenių kiekis buvo 4 savaitę (kontrolė = 59,6 ± 2,84%). w/w).Bendras CCAP 1479/1A biokompozito angliavandenių kiekis buvo panašus į kontrolinę suspensiją, išskyrus bandymo pradžią, kai 12S lateksas pasikeitė 4 savaitę. Didžiausios biokompozito vertės buvo 51,9 ± 9,6 masės %. 4S ir 77,1 ± 17,0 masės % 12S.
Siekėme parodyti projektavimo galimybes, kaip pagerinti plonasluoksnių latekso polimerinių dangų struktūrinį vientisumą, kaip svarbų kerpių imitacijos biokompozito koncepcijos komponentą, neprarandant biologinio suderinamumo ar našumo.Iš tiesų, jei bus įveikti struktūriniai iššūkiai, susiję su ląstelių augimu, tikimės, kad mūsų eksperimentinių biokompozitų, kurie jau yra palyginami su kitų cianobakterijų ir mikrodumblių anglies surinkimo sistemomis, našumas gerokai pagerės.
Dangos turi būti netoksiškos, patvarios, palaikyti ilgalaikį ląstelių sukibimą ir turi būti porėtos, kad skatintų efektyvų CO2 masės perdavimą ir O2 degazavimą.Latekso tipo akrilo polimerus lengva paruošti ir jie plačiai naudojami dažų, tekstilės ir klijų pramonėje30.Melsvabakterijas sujungėme su vandens pagrindu pagaminta akrilo latekso polimero emulsija, polimerizuota specifiniu stireno/butilakrilato dalelių santykiu ir įvairios koncentracijos Texanol.Stirenas ir butilo akrilatas buvo pasirinkti taip, kad galėtų kontroliuoti dangos fizines savybes, ypač elastingumą ir susiliejimo efektyvumą (būtina stipriai ir labai lipniai dangai), leidžiančius sintezuoti „kietus“ ir „minkštus“ dalelių agregatus.Toksiškumo duomenys rodo, kad „kietas“ lateksas, kuriame yra daug stireno, nepadeda cianobakterijoms išgyventi.Skirtingai nuo butilo akrilato, stirenas laikomas toksišku dumbliams32,33.Melsvabakterių padermės gana skirtingai reagavo į lateksą ir S. elongatus PCC 7942 buvo nustatyta optimali stiklėjimo temperatūra (Tg), o S. elongatus CCAP 1479/1A parodė neigiamą tiesinį ryšį su Tg.
Džiūvimo temperatūra turi įtakos gebėjimui sudaryti vientisą vienodą latekso plėvelę.Jei džiovinimo temperatūra yra žemesnė už minimalią plėvelės formavimo temperatūrą (MFFT), polimero latekso dalelės nevisiškai susijungs, todėl sukibs tik dalelių sąsaja.Susidariusios plėvelės turi prastą sukibimą ir mechaninį stiprumą ir gali būti net miltelių pavidalo29.MFFT yra glaudžiai susijęs su Tg, kurį galima kontroliuoti monomero sudėtimi ir pridedant koalescentų, tokių kaip Texanol.Tg lemia daugelį susidariusios dangos, kuri gali būti guminės arba stiklinės būsenos, fizikinių savybių34.Pagal Flory-Fox lygtį35, Tg priklauso nuo monomero tipo ir santykinės procentinės sudėties.Koalescento pridėjimas gali sumažinti MFFT, nes su pertrūkiais slopinamas latekso dalelių Tg, o tai leidžia susidaryti plėvelei esant žemesnei temperatūrai, tačiau vis tiek susidaro kieta ir stipri danga, nes koalescentas laikui bėgant lėtai išgaruoja arba buvo išgautas 36 .
Padidinus Texanol koncentraciją, skatinamas plėvelės susidarymas, nes suminkštėja polimero dalelės (sumažina Tg) dėl dalelių absorbcijos džiovinimo metu, taip padidinant rišlios plėvelės stiprumą ir ląstelių sukibimą.Kadangi biokompozitas džiovinamas aplinkos temperatūroje (~18–20 °C), „kietojo“ latekso Tg (30–55 °C) yra aukštesnė nei džiovinimo temperatūra, o tai reiškia, kad dalelių susiliejimas gali būti neoptimalus, todėl B plėvelės, kurios išlieka stiklinės, prastos mechaninės ir lipnios savybės, ribotas elastingumas ir difuziškumas30 galiausiai lemia didesnį ląstelių praradimą.Plėvelė iš „normalių“ ir „minkštų“ polimerų susidaro esant polimerinės plėvelės Tg arba žemiau, o plėvelės formavimasis pagerinamas dėl geresnio susiliejimo, todėl susidaro ištisinės polimerinės plėvelės su patobulintomis mechaninėmis, rišlumo ir lipnumo savybėmis.Gauta plėvelė išliks guminė atliekant CO2 surinkimo eksperimentus, nes jos Tg yra artimas ("normalus" mišinys: 12–20 ºC) arba daug žemesnis ("minkštas" mišinys: nuo -21 iki -13 °C) iki aplinkos temperatūros 30 .„Kietas“ lateksas (3,4–2,9 kgf mm–1) yra tris kartus kietesnis nei „įprastas“ lateksas (1,0–0,9 kgf mm–1).„Minkštųjų“ lateksų kietumas negali būti matuojamas mikrokietumu dėl jų per didelio gumiškumo ir lipnumo kambario temperatūroje.Paviršiaus krūvis taip pat gali turėti įtakos sukibimo afinitetui, tačiau norint pateikti prasmingą informaciją, reikia daugiau duomenų.Tačiau visi lateksai veiksmingai išlaikė ląsteles, išskirdami mažiau nei 1%.
Laikui bėgant fotosintezės produktyvumas mažėja.Polistireno poveikis sukelia membranos ardymą ir oksidacinį stresą38,39,40,41.S. elongatus CCAP 1479/1A Fv/Fm vertės, veikiamos 0S ir 4S, buvo beveik dvigubai didesnės, palyginti su suspensijos kontrole, o tai gerai sutampa su 4S biokompozito CO2 įsisavinimo greičiu, taip pat mažesnės vidutinės PS vertės.vertybes.Didesnės Fv/Fm reikšmės rodo, kad elektronų pernešimas į PSII gali pristatyti daugiau fotonų42, dėl ko gali padidėti CO2 fiksavimo greitis.Tačiau reikia pažymėti, kad fotofiziologiniai duomenys buvo gauti iš ląstelių, suspenduotų vandeniniuose latekso tirpaluose, ir nebūtinai gali būti tiesiogiai palyginami su brandžiais biokompozitais.
Jei lateksas sukuria kliūtį šviesos ir (arba) dujų mainams, dėl kurių ribojama šviesa ir CO2, tai gali sukelti ląstelių stresą ir sumažinti našumą, o jei tai turi įtakos O2 išsiskyrimui, fotokvėpavimui39.Buvo įvertintas sukietėjusių dangų šviesos pralaidumas: „kietojo“ latekso šviesos pralaidumas šiek tiek sumažėjo nuo 440 iki 480 nm (iš dalies pagerėjo padidinus Texanol koncentraciją dėl pagerėjusio plėvelės susiliejimo), o „minkšto“ ir „įprasto“ “ latekso šviesos pralaidumas šiek tiek sumažėjo.nerodo jokių pastebimų nuostolių praradimo.Tyrimai, kaip ir visos inkubacijos, buvo atliekami esant mažam šviesos intensyvumui (30,5 µmol m-2 s-1), todėl bet kokia fotosintetiškai aktyvi spinduliuotė dėl polimerinės matricos bus kompensuota ir netgi gali būti naudinga užkertant kelią fotoinhibicijai.esant žalingam šviesos intensyvumui.
Biokompozitas CCAP 1479/1A veikė per 84 bandymo dienas, be maistinių medžiagų apykaitos ar didelio biomasės praradimo, o tai yra pagrindinis tyrimo tikslas.Ląstelių depigmentacija gali būti susijusi su chlorozės procesu, reaguojant į azoto badą, kad būtų pasiektas ilgalaikis išgyvenimas (ramybės būsena), o tai gali padėti ląstelėms atnaujinti augimą po to, kai yra pakankamai sukaupta azoto.SEM vaizdai patvirtino, kad ląstelės liko dangos viduje, nepaisant ląstelių dalijimosi, parodydamos „minkšto“ latekso elastingumą ir taip parodydamos aiškų pranašumą prieš eksperimentinę versiją.„Minkštame“ latekse yra apie 70 % butilakrilato (pagal masę), o tai yra daug didesnė nei nurodyta lanksčios dangos koncentracija po džiovinimo44.
Grynasis CO2 įsisavinimas buvo žymiai didesnis nei kontrolinės suspensijos (atitinkamai 14–20 ir 3–8 kartus didesnis S. elongatus CCAP 1479/1A ir PCC 7942).Anksčiau mes naudojome CO2 masės perdavimo modelį, kad parodytume, jog pagrindinis didelio CO2 įsisavinimo veiksnys yra staigus CO2 koncentracijos gradientas biokompozito paviršiuje31 ir kad biokompozito veikimą gali apriboti atsparumas masės perkėlimui.Šią problemą galima išspręsti į lateksą įtraukiant netoksiškų, plėvelės nesudarančių ingredientų, kad padidėtų dangos poringumas ir pralaidumas26, tačiau gali kilti pavojus ląstelių sulaikymui, nes ši strategija neišvengiamai lems silpnesnę plėvelę20.Polimerizacijos metu cheminė sudėtis gali būti pakeista, kad padidėtų poringumas, o tai yra geriausias pasirinkimas, ypač pramoninės gamybos ir mastelio požiūriu45.
Naujojo biokompozito veikimas, palyginti su naujausiais tyrimais, naudojant biokompozitus iš mikrodumblių ir melsvadumblių, parodė pranašumus reguliuojant ląstelių įkrovimo greitį (1 lentelė)21,46 ir ilgesnį analizės laiką (84 dienos, palyginti su 15 valandų46 ir 3 savaitėmis21).
Angliavandenių kiekis ląstelėse yra palankus palyginimui su kitais tyrimais47, 48, 49, 50 naudojant melsvadumblius ir yra naudojamas kaip galimas kriterijus anglies surinkimui ir panaudojimui/atgavimui, pvz., BECCS fermentacijos procesams49, 51 arba biologiškai skaidomų medžiagų gamybai. bioplastikas52 .Šio tyrimo pagrindu darome prielaidą, kad apželdinimas mišku, net atsižvelgiant į BECCS neigiamų teršalų išmetimo koncepciją, nėra panacėja nuo klimato kaitos ir sunaudoja nerimą keliančią pasaulio dirbamos žemės dalį6.Kaip minties eksperimentas buvo apskaičiuota, kad iki 2100 m. iš atmosferos reikės pašalinti 640–950 GtCO2, kad pasaulinė temperatūra nepakiltų iki 1,5 °C53 (apie 8–12 GtCO2 per metus).Norint tai pasiekti naudojant geriau veikiančią biokompozitą (574,08 ± 30,19 t CO2 t-1 biomasės per metus-1), tūrį reikėtų padidinti nuo 5,5 × 1010 iki 8,2 × 1010 m3 (panašus fotosintezės efektyvumas), kuriame būtų nuo 196 iki 2 mlrd. litrų 92 mlrd. polimeras.Darant prielaidą, kad 1 m3 biokompozitų užima 1 m2 žemės ploto, plotas, reikalingas bendrajam metiniam bendrajam CO2 sugerti, bus nuo 5,5 iki 8,17 mln. hektarų, o tai atitinka 0,18–0,27 % tinkamo žemių gyvavimui tropikuose ir sumažinti žemės plotą.BECCS poreikis 98-99%.Reikėtų pažymėti, kad teorinis surinkimo koeficientas yra pagrįstas CO2 absorbcija, užfiksuota esant silpnam apšvietimui.Kai tik biokompozitas yra veikiamas intensyvesnės natūralios šviesos, padidėja CO2 įsisavinimo greitis, toliau mažėja žemės poreikis ir svarstyklės dar labiau nukrypsta prie biokompozito koncepcijos.Tačiau norint užtikrinti pastovų foninio apšvietimo intensyvumą ir trukmę, diegimas turi būti ties pusiauju.
Pasaulinis tręšimo CO2 poveikis, ty augmenijos produktyvumo padidėjimas dėl padidėjusio CO2 prieinamumo, sumažėjo daugumoje žemės plotų, tikriausiai dėl pagrindinių dirvožemio maistinių medžiagų (N ir P) bei vandens išteklių pokyčių7.Tai reiškia, kad antžeminė fotosintezė gali nepadidinti CO2 įsisavinimo, nepaisant padidėjusios CO2 koncentracijos ore.Atsižvelgiant į tai, antžeminės klimato kaitos mažinimo strategijos, tokios kaip BECCS, dar mažesnė tikimybė.Jei šis pasaulinis reiškinys pasitvirtins, mūsų kerpių įkvėptas biokompozitas galėtų būti pagrindinis turtas, paverčiantis vienaląsčius vandens fotosintetinius mikrobus į „žeminius agentus“.Dauguma sausumos augalų fiksuoja CO2 per C3 fotosintezę, o C4 augalai yra palankesni šiltesnėms, sausesnėms buveinėms ir yra efektyvesni esant didesniam daliniam CO254 slėgiui.Cianobakterijos siūlo alternatyvą, kuri galėtų atsverti nerimą keliančias prognozes dėl sumažėjusio anglies dioksido poveikio C3 augaluose.Cianobakterijos įveikė fotorespiracinius apribojimus, sukurdamos veiksmingą anglies sodrinimo mechanizmą, kuriame didesnis dalinis CO2 slėgis yra pasiekiamas ir palaikomas riboliozės-1,5-bisfosfato karboksilazės / oksigenazės (RuBisCo) aplinkinėse karboksizomose.Jei bus galima padidinti cianobakterinių biokompozitų gamybą, tai gali tapti svarbiu ginklu žmonijai kovojant su klimato kaita.
Biokompozitai (kerpių imitacijos) turi aiškių pranašumų, palyginti su įprastomis mikrodumblių ir melsvadumblių suspensijos kultūromis, užtikrina didesnį CO2 įsisavinimą, sumažina taršos riziką ir žada konkurencingą CO2 išvengimą.Išlaidos žymiai sumažina žemės, vandens ir maistinių medžiagų naudojimą56.Šis tyrimas parodo, kad įmanoma sukurti ir pagaminti didelio našumo biologiškai suderinamą lateksą, kuris kartu su lufos kempine kaip kandidatu į substratą gali užtikrinti veiksmingą ir efektyvų CO2 įsisavinimą per kelis operacijos mėnesius, tuo pačiu sumažinant ląstelių praradimą iki minimumo.Biokompozitai teoriškai galėtų surinkti maždaug 570 t CO2 t-1 biomasės per metus ir gali pasirodyti svarbesni nei BECCS apželdinimo mišku strategijos mūsų atsakas į klimato kaitą.Toliau optimizuojant polimero sudėtį, atliekant bandymus esant didesniam šviesos intensyvumui ir kartu su sudėtinga medžiagų apykaitos inžinerija, originalūs gamtos biogeoinžinieriai vėl gali padėti.
Akrilo latekso polimerai buvo paruošti naudojant stireno monomerų, butilakrilato ir akrilo rūgšties mišinį, o pH buvo sureguliuotas iki 7 0,1 M natrio hidroksidu (2 lentelė).Stirenas ir butilo akrilatas sudaro didžiąją dalį polimerų grandinių, o akrilo rūgštis padeda išlaikyti latekso daleles suspensijoje57.Struktūrines latekso savybes lemia stiklėjimo temperatūra (Tg), kuri kontroliuojama keičiant stireno ir butilakrilato santykį, kuris suteikia atitinkamai „kietą“ ir „minkštą“58.Tipiškas akrilo latekso polimeras yra 50:50 stirenas:butilakrilatas 30, todėl šiame tyrime lateksas su šiuo santykiu buvo vadinamas „normaliu“ lateksu, o lateksas su didesniu stireno kiekiu – mažesniu stireno kiekiu. .vadinamas „minkštu“ kaip „kietu“.
Pirminė emulsija buvo paruošta naudojant distiliuotą vandenį (174 g), natrio bikarbonatą (0,5 g) ir Rhodapex Ab/20 paviršinio aktyvumo medžiagą (30,92 g) (Solvay), kad stabilizuotų 30 monomero lašelių.Naudojant stiklinį švirkštą (Science Glass Engineering) su švirkšto pompa, antrinė alikvotinė dalis, kurioje yra stireno, butilakrilato ir akrilo rūgšties, nurodytos 2 lentelėje, buvo lašinamas 100 ml h-1 greičiu į pirminę emulsiją per 4 valandas (Cole). - Palmeris, Vernono kalnas, Ilinojus).Paruoškite polimerizacijos iniciatoriaus 59 tirpalą, naudodami dHO ir amonio persulfatą (100 ml, 3 % m/m).
Sumaišykite tirpalą, kuriame yra dHO (206 g), natrio bikarbonato (1 g) ir Rhodapex Ab/20 (4,42 g), naudodami viršutinį maišytuvą (Heidolph Hei-TORQUE vertė 100) su nerūdijančio plieno sraigtu ir pašildykite iki 82 °C. indas su vandens apvalkalu VWR Scientific 1137P šildomoje vandens vonioje.Į indą su gaubtu buvo lašinamas sumažinto svorio monomero (28,21 g) ir iniciatoriaus (20,60 g) tirpalas ir maišoma 20 minučių.Energingai sumaišykite likusius monomero (150 ml h-1) ir iniciatoriaus (27 ml h-1) tirpalus, kad dalelės liktų suspensijoje, kol jos per 5 valandas bus įtrauktos į vandens apvalkalą, naudojant atitinkamai 10 ml švirkštus ir 100 ml talpykloje. .komplektuojamas su švirkštine pompa.Maišyklės greitis buvo padidintas dėl padidėjusio srutos tūrio, kad būtų užtikrintas srutos sulaikymas.Pridėjus iniciatorių ir emulsiją, reakcijos temperatūra buvo padidinta iki 85 °C, gerai maišoma 450 aps./min. greičiu 30 minučių, po to atšaldoma iki 65 °C.Po aušinimo į lateksą buvo įpilami du išstūmimo tirpalai: tret-butilo hidroperoksidas (t-BHP) (70 % vandenyje) (5 g, 14 % masės) ir izoaskorbo rūgštis (5 g, 10 % masės)..Įlašinkite t-BHP po lašą ir palikite 20 minučių.Tada eritorbo rūgštis buvo pridėta 4 ml/h greičiu iš 10 ml švirkšto, naudojant švirkšto pompą.Tada latekso tirpalas atšaldomas iki kambario temperatūros ir sureguliuotas iki pH 7 0,1 M natrio hidroksidu.
2,2,4-trimetil-1,3-pentandiolio monoizobutiratas (Texanol) – mažo toksiškumo biologiškai skaidus koalescentas lateksiniams dažams 37,60 – buvo pridėtas švirkštu ir pompa trimis tūriais (0, 4, 12 % v/v) kaip latekso mišinio koalescuojanti medžiaga, palengvinanti plėvelės susidarymą džiovinant37.Latekso kietųjų dalelių procentas buvo nustatytas įdedant po 100 µl kiekvieno polimero į iš anksto pasvertus aliuminio folijos dangtelius ir džiovinant orkaitėje 100 °C temperatūroje 24 valandas.
Šviesos pralaidumui kiekvienas latekso mišinys buvo uždėtas ant mikroskopo stiklelio, naudojant nerūdijančio plieno lašinamąjį kubą, kalibruotą taip, kad būtų pagamintos 100 µm plėvelės, ir džiovinamas 20 ° C temperatūroje 48 valandas.Šviesos pralaidumas (orientuotas į fotosintetiškai aktyvią spinduliuotę, λ 400–700 nm) buvo matuojamas spektroradiometru ILT950 SpectriLight su jutikliu 35 cm atstumu nuo 30 W fluorescencinės lempos (Sylvania Luxline Plus, n = 6) – kur šviesa šaltinis buvo cianobakterijos ir organizmai. Išsaugomos sudėtinės medžiagos.Apšvietimui ir perdavimui λ 400–700 nm61 diapazone buvo naudojama SpectrILight III programinės įrangos versija 3.5.Visi mėginiai buvo dedami ant jutiklio viršaus, o nepadengti stikleliai buvo naudojami kaip kontrolė.
Latekso pavyzdžiai buvo sudėti į silikoninę kepimo indą ir leisti išdžiūti 24 valandas, prieš pradedant tikrinti kietumą.Džiovintą latekso mėginį uždėkite ant plieninio dangtelio po x10 mikroskopu.Po fokusavimo mėginiai buvo įvertinti Buehler Micromet II mikrokietumo testeriu.Mėginys buvo veikiamas 100–200 gramų jėga, o įkėlimo laikas nustatytas 7 sekundėms, kad mėginyje susidarytų deimantinis įdubimas.Spaudinys buvo analizuojamas naudojant Bruker Alicona × 10 mikroskopo objektyvą su papildoma formos matavimo programine įranga.Kiekvieno latekso kietumui apskaičiuoti buvo naudojama Vickerso kietumo formulė (1 lygtis), kur HV – Vickerso skaičius, F – taikoma jėga, o d – įdubos įstrižainių vidurkis, apskaičiuotas pagal latekso aukštį ir plotį.įtraukos vertė.„Minkštas“ lateksas negali būti matuojamas dėl sukibimo ir tempimo atliekant įdubimo bandymą.
Norint nustatyti latekso kompozicijos stiklėjimo temperatūrą (Tg), polimero mėginiai buvo dedami į silikagelio indus, džiovinami 24 valandas, pasverti iki 0, 005 g ir sudėti į mėginių indus.Lėkštė buvo uždengta ir įdėta į diferencialinį nuskaitymo kolorimetrą (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, Pyris duomenų analizės programinė įranga)62.Šilumos srauto metodas naudojamas etaloniniams puodeliams ir mėginių puodeliams įdėti į tą pačią orkaitę su įmontuotu temperatūros zondu temperatūrai matuoti.Iš viso buvo naudojamos dvi rampos, kad būtų sukurta nuosekli kreivė.Mėginio metodas buvo pakartotinai padidintas nuo -20 ° C iki 180 ° C 20 ° C per minutę greičiu.Kiekvienas pradžios ir pabaigos taškas saugomas 1 minutę, kad būtų atsižvelgta į temperatūros atsilikimą.
Norint įvertinti biokompozito gebėjimą absorbuoti CO2, mėginiai buvo paruošti ir tiriami taip pat, kaip ir ankstesniame tyrime31.Išdžiovinta ir autoklavuota skalbimo šluostė supjaustoma maždaug 1×1×5 cm juostelėmis ir pasverta.Užtepkite 600 µl dviejų efektyviausių kiekvienos cianobakterijų padermės biologinių dangų ant vieno kiekvienos lufos juostelės galo, apimančio maždaug 1 × 1 × 3 cm, ir džiovinkite tamsoje 20 °C temperatūroje 24 valandas.Dėl makroporinės lufos struktūros dalis formulės buvo iššvaistoma, todėl ląstelių įkrovimo efektyvumas nebuvo 100%.Siekiant išspręsti šią problemą, buvo nustatytas sauso preparato svoris ant lufos ir normalizuotas pagal etaloninį sausą preparatą.Abiotinės kontrolės, susidedančios iš lufos, latekso ir sterilios maistinės terpės, buvo paruoštos panašiu būdu.
Norėdami atlikti pusės partijos CO2 įsisavinimo testą, įdėkite biokompozitą (n = 3) į 50 ml stiklinį mėgintuvėlį taip, kad vienas biokompozito galas (be biologinės dangos) liestųsi su 5 ml auginimo terpės, kad maistinė medžiaga galėtų susigerti. būti pernešama kapiliariniu būdu..Butelis užkimštas 20 mm skersmens butilo gumos kamščiu ir užspaustas sidabriniu aliuminio dangteliu.Užsandarinę, sterilia adata, pritvirtinta prie dujoms nepralaidžio švirkšto, suleiskite 45 ml 5% CO2/oro.Kontrolinės suspensijos ląstelių tankis (n = 3) buvo lygus biokompozito ląstelių apkrovai maistinėje terpėje.Bandymai buvo atlikti 18 ± 2 °C temperatūroje su 16:8 fotoperiodu ir 30,5 µmol m-2 s-1 fotoperiodu.Kas dvi dienas dujoms nepralaidžiu švirkštu buvo pašalinta erdvė ant galvos ir analizuojama naudojant CO2 matuoklį su infraraudonųjų spindulių absorbcija GEOTech G100, siekiant nustatyti absorbuoto CO2 procentą.Įpilkite vienodo tūrio CO2 dujų mišinio.
% CO2 Fix apskaičiuojamas taip: % CO2 Fix = 5 % (v/v) – parašykite %CO2 (2 lygtis), kur P = slėgis, V = tūris, T = temperatūra ir R = idealiųjų dujų konstanta.
Pranešti CO2 įsisavinimo rodikliai kontrolinėse cianobakterijų ir biokompozitų suspensijose buvo normalizuoti iki nebiologinės kontrolės.G biomasės funkcinis vienetas yra sausos biomasės kiekis, fiksuotas ant skalbimo šluostės.Jis nustatomas sveriant lufos mėginius prieš ir po ląstelių fiksavimo.Ląstelių apkrovos masės (biomasės ekvivalento) apskaičiavimas atskirai sveriant preparatus prieš ir po džiovinimo bei apskaičiuojant ląstelės preparato tankį (3 lygtis).Laikoma, kad fiksacijos metu ląstelių preparatai yra vienalyčiai.
Statistinei analizei buvo naudojamos Minitab 18 ir Microsoft Excel su RealStatistics priedu.Normalumas buvo patikrintas naudojant Anderson-Darling testą, o dispersijų lygybė buvo patikrinta naudojant Levene testą.Duomenys, atitinkantys šias prielaidas, buvo analizuojami naudojant dvipusę dispersijos analizę (ANOVA), naudojant Tukey testą kaip post hoc analizę.Dviejų krypčių duomenys, kurie neatitiko normalumo ir vienodos dispersijos prielaidų, buvo analizuojami naudojant Shirer-Ray-Hara testą ir Mann-Whitney U testą, siekiant nustatyti reikšmingumą tarp gydymo būdų.Apibendrinti linijiniai mišrūs (GLM) modeliai buvo naudojami nenormaliems duomenims su trimis veiksniais, kai duomenys buvo transformuoti naudojant Johnson transformaciją63.Momentinės Pearson produktų koreliacijos buvo atliktos siekiant įvertinti ryšį tarp Texanol koncentracijos, stiklėjimo temperatūros ir latekso toksiškumo bei sukibimo duomenų.
Paskelbimo laikas: 2023-01-05