Вчені винайшли фотосинтетичний «живий» матеріал, який поглинає CO2 з атмосфери

Вчені розробили новий «живий» матеріал. На лівому зображенні показано надрукований на 3D-принтері «ананас» із синьо-зеленими водоростями, що ростуть усередині нього. На правому зображенні показано подібний об'єкт, але у формі куба. (Зображення: Іфань Цуй та Далія Дрансейке / ETH Zürich)

Швейцарські вчені створили новий «живий» матеріал, що містить синьо-зелені водорості, який одного дня може бути використаний у будівлях для боротьби зі зміною клімату, кажуть вони.

Завдяки синьо-зеленим водоростям, або ціанобактеріям, новий матеріал є фотосинтетичним. Це означає, що він може хімічно перетворювати вуглекислий газ (CO2), сонячне світло та воду на кисень і цукри, що сприяє росту.

За наявності певних поживних речовин матеріал також може перетворювати CO2 на тверді карбонатні мінерали, такі як вапняк, стверджують дослідники в новому дослідженні, опублікованому 23 квітня в журналі Nature Communications. З часом ці мінерали утворюють міцну решітку всередині матеріалу, яка зміцнює його та зберігає вуглець у більш стабільній формі, ніж фотосинтез.

Вам може сподобатися

Вчені пропонують використовувати пилок для виготовлення паперу та губок
Китайські вчені створили різнокольорові сукуленти, що світяться в темряві та заряджаються сонячним світлом
Високотехнологічна «бульбашкова плівка» MIT перетворює повітря на безпечну питну воду — навіть у Долині Смерті

«Цей матеріал може зберігати вуглець не лише в біомасі, але й у формі мінералів — особлива властивість цих ціанобактерій», — заявив співавтор дослідження Марк Тіббітт, доцент кафедри макромолекулярної інженерії Швейцарського федерального технологічного інституту (ETH) Цюриха. «Як будівельний матеріал, він може допомогти зберігати CO2 безпосередньо в будівлях у майбутньому».

Без здатності зв'язувати вуглець у мінеральній формі новий матеріал був би м'яким і желеподібним. Але, згідно з дослідженням, утворюючи мінеральний скелет з CO2 та поживних речовин, матеріал поступово підвищує свою механічну міцність, що робить його гарним кандидатом для будівництва.

Дослідники припускають, що цей матеріал одного дня можна буде використовувати як покриття для фасадів будівель, щоб висмоктувати CO2 безпосередньо з атмосфери. У дослідженні матеріал безперервно поглинав CO2 протягом 400 днів поспіль, зберігаючи приблизно 26 міліграмів CO2 на грам матеріалу у вигляді карбонатних осадів. За словами дослідників, ця швидкість є високоефективною та значно вищою, ніж у інших форм біологічного поглинання CO2.

Новий матеріал розвивався з часом, стаючи твердішим та зеленішим протягом 400-денного періоду дослідження завдяки фотосинтезу та мінералізації.

Дедалі яскравіший зелений колір матеріалу свідчить про те, що він зберігає CO2 у формі біомаси. Але ціанобактерії можуть рости лише певною мірою, і швидкість, з якою вуглець зберігався всередині бактеріальних клітин, вирівнювалася приблизно через 30 днів, згідно з дослідженням. Це означає, що поглинання вуглецю у формі біомаси зменшується після закінчення цього періоду, але не зупиняється.

Основою нового матеріалу є гідрогель, який можна друкувати на 3D-принтері, — гель з високим вмістом води, що складається зі зшитих молекул. Дослідники вибрали пористий гідрогель і виростили всередині нього ціанобактерії, забезпечивши проникнення достатньої кількості світла, води та CO2 крізь гель для досягнення бактерій. Потім вчені протестували різні форми гідрогелю, щоб визначити найкращу геометрію для виживання ціанобактерій.

«Ціанобактерії є одними з найдавніших форм життя у світі», – заявив у своїй заяві співавтор дослідження Іфань Цуй, докторант з макромолекулярної інженерії в ETH Zurich. «Вони дуже ефективно фотосинтезують і можуть використовувати навіть найслабше світло для виробництва біомаси з CO2 та води».

Вчені вже використали свій матеріал в архітектурних проєктах, таких як ці об'єкти, схожі на стовбури дерев.

У дослідженні вчені занурили гідрогелі у штучну морську воду, щоб забезпечити їх необхідними поживними речовинами для мінерального осадження. Потрібні подальші дослідження, щоб визначити, як ці поживні речовини, включаючи кальцій і магній, можна вводити в матеріал, якщо він покриває будівлю.

ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ

—32 дивні способи боротьби зі зміною клімату, які можуть спрацювати

— Питні стічні води, будівництво острова з нуля та створення міського лісу: 3 сміливі способи, якими міста вже адаптуються до зміни клімату

— Простий трюк може знизити температуру в місті на 3,6 градуса за Фаренгейтом, показує дослідження в Лондоні

Тим часом дослідники вигадують різні форми, які міг би набувати цей матеріал. На архітектурній виставці у Венеції команда представила свій матеріал у вигляді двох об'єктів, схожих на стовбури дерев, кожен з яких міг би поглинати до 18 кілограмів CO2 на рік — або стільки ж, скільки поглинає 20-річна сосна, йдеться у заяві.

Дослідники зазначають у дослідженні, що ціанобактерії можна генетично модифікувати, щоб збільшити швидкість їх фотосинтезу перед вбудовуванням їх у матеріал.

«Ми розглядаємо наш живий матеріал як низькоенергетичний та екологічно чистий підхід, який може зв’язувати CO2 з атмосфери та доповнювати існуючі хімічні процеси поглинання вуглецю», – сказав Тіббітт.

ТЕМИ фотосинтез вуглекислий газ

Саша ПареНавігація по соціальним посиланнямШтатний автор

Саша — штатна авторка Live Science з Великої Британії. Вона має ступінь бакалавра з біології Саутгемптонського університету в Англії та ступінь магістра з наукової комунікації Імперського коледжу Лондона. Її роботи публікувалися в The Guardian та на веб-сайті про здоров'я Zoe. Окрім письменництва, вона любить грати в теніс, пекти хліб та переглядати магазини секонд-хенду в пошуках прихованих перлин.

Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати

Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.

Вийти Читати далі

Вчені пропонують використовувати пилок для виготовлення паперу та губок

Китайські вчені створили різнокольорові сукуленти, що світяться в темряві та заряджаються сонячним світлом

Високотехнологічна «бульбашкова плівка» MIT перетворює повітря на безпечну питну воду — навіть у Долині Смерті

Вчені перетворюють сечу на матеріал, придатний для медичних імплантів

Ваші побутові гаджети незабаром можуть бути без батарейок — вчені створюють крихітні сонячні елементи, які можуть живитися від світла в приміщенні

Вчені перетворюють «вічно існуючі хімічні речовини» у воді на фторид за допомогою нового процесу.

Розпечена «піщана батарея» тепер опалює невелике фінське містечко

Секретний космічний літак X37-B випробує квантову навігаційну систему — вчені сподіваються, що одного разу вона замінить GPS

Китай будує рекордну плавучу вітрову турбіну — вона може змінити обличчя відновлюваної енергетики

З Нью-Йорка до Лос-Анджелеса за 3 години? Виконавчий указ може зробити це можливим до 2027 року, знову відкривши двері для комерційних надзвукових польотів

Чи зможемо ми колись побудувати трансатлантичний тунель?

Високотехнологічна «бульбашкова плівка» MIT перетворює повітря на безпечну питну воду — навіть у Долині Смерті (Новини)

«Я довіряю ШІ, як моряк довіряє морю. Він може занести вас далеко, або ж може втопити»: результати опитування показують, що більшість не довіряє ШІ

Всього одна доза ЛСД може полегшити тривогу на місяці, згідно з дослідженням

Вчені виявили «щось надзвичайне» в проблемному серці відомої наднової

Вчені винайшли «спермоботів», яких вони пілотували через штучну шийку матки та матку

Наукові новини цього тижня: ключова атлантична течія наближається до колапсу, найбільший у світі айсберг руйнується, а мозок миші переписує нейронауку

Рибалки виявили в Карибському басейні першу у своєму роді яскраво-помаранчеву акулу з двома рідкісними захворюваннями ОСТАННІ СТАТТІ

Огляд 1Canon EOS R5 II

Вчені знайшли «щось надзвичайне» у проблемному серці відомої наднової

Розпечена «піщана батарея» 3A тепер опалює невелике фінське містечко

4 Чи існують альфа-самці насправді?

5 наукових новин цього тижня: ключова атлантична течія наближається до руйнування, найбільший у світі айсберг руйнується, а мозок миші переписує нейронауку

Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.