Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Tha thu a’ cleachdadh dreach brobhsair le taic CSS cuibhrichte.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).A bharrachd air an sin, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bidh sinn a 'sealltainn an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
A’ taisbeanadh carousel de thrì sleamhnagan aig an aon àm.Cleachd na putanan Roimhe agus Air adhart gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm, no cleachd na putanan sleamhnag aig an deireadh gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm.
Tha glacadh agus stòradh gualain deatamach gus amasan Aonta Paris a choileanadh.Is e photoynthesis teicneòlas nàdair airson carbon a ghlacadh.A’ tarraing brosnachadh bho chrotail, leasaich sinn biocomposite photosynthetic cyanobacteria 3D (ie a’ dèanamh atharrais air crotal) a’ cleachdadh polymer latex acrylic air a chuir air spong loofah.B’ e an ìre gabhail a-steach CO2 leis a’ biocomposite 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 de bhith-chonnadh d-1.Tha an ìre gabhail stèidhichte air bith-thomas tioram aig toiseach an deuchainn agus a’ toirt a-steach CO2 a thathas a’ cleachdadh airson bith-thomas ùr fhàs a bharrachd air CO2 a tha ann an todhar stòraidh leithid gualaisg.Bha na h-ìrean gabhail sin 14-20 uair nas àirde na ceumannan smachd siodaire agus dh’ fhaodadh iad a bhith air an sgèileadh suas gus 570 t CO2 t-1 bith-thomas a ghlacadh gach bliadhna-1, co-ionann ri 5.5-8.17 × 106 heactair de chleachdadh fearainn , a’ toirt air falbh 8-12 GtCO2 CO2 gach bliadhna.An coimeas ri sin, is e bith-lùth coille le glacadh agus stòradh gualain 0.4–1.2 × 109 ha.Dh'fhuirich am biocomposite ag obair airson 12 seachdainean às aonais beathachadh no uisge a bharrachd, agus às deidh sin chaidh an deuchainn a thoirt gu crìch.Taobh a-staigh seasamh teicneòlasach ioma-thaobhach a’ chinne-daonna gus cuir an-aghaidh atharrachadh clìomaid, tha comas aig biocomposites cyanobacterial innleadaichte agus làn-leasaichte cleachdadh seasmhach agus scalable gus toirt air falbh CO2 àrdachadh fhad ‘s a tha iad a’ lughdachadh call uisge, beathachaidh agus cleachdadh fearainn.
Tha atharrachadh clìomaid na fhìor chunnart do bhith-iomadachd chruinneil, seasmhachd eag-shiostaman agus daoine.Gus na buaidhean as miosa a lughdachadh, tha feum air prògraman decarburization co-òrdanaichte agus mòr, agus, gu dearbh, tha feum air dòigh air choireigin air gasaichean taigh-glainne a thoirt air falbh bhon àile.A dh’aindeoin dì-charbonachadh dearbhach ann an gineadh dealain2,3, chan eil fuasglaidhean teicneòlach seasmhach gu h-eaconamach ann an-dràsta gus carbon dà-ogsaid àile (CO2)4 a lughdachadh, ged a tha glacadh gas luidh a’ dol air adhart5.An àite fuasglaidhean innleadaireachd scalable agus practaigeach, bu chòir do dhaoine tionndadh gu innleadairean nàdurrach airson glacadh gualain - fàs-bheairtean photosynthetic (fàs-bheairtean phototrophic).Is e Photosynthesis teicneòlas glacaidh gualain nàdair, ach tha teagamh ann mu a chomas air beairteas gualain antropogenic a thionndadh air ais aig ìrean ùine brìoghmhor, gu bheil enzyman neo-èifeachdach, agus tha teagamh ann mu a chomas a bhith ga chleachdadh aig ìrean iomchaidh.Is e slighe a dh’ fhaodadh a bhith ann airson phototrophy coilltearachd, a bhios a’ gearradh chraobhan airson bith-lùth le glacadh agus stòradh gualain (BECCS) mar theicneòlas sgaoilidhean àicheil a chuidicheas le bhith a’ lughdachadh sgaoilidhean lom CO21.Ach, gus targaid teòthachd Aonta Paris de 1.5 ° C a choileanadh le bhith a’ cleachdadh BECCS mar a’ phrìomh dhòigh bhiodh feum air 0.4 gu 1.2 × 109 ha, co-ionann ri 25–75% den talamh àitich chruinneil a th’ ann an-dràsta6.A bharrachd air an sin, tha a’ mhì-chinnt co-cheangailte ri buaidhean cruinneil torrachadh CO2 a’ togail ceist mu èifeachdas iomlan planntachasan coille7.Ma tha sinn gu bhith a’ ruighinn nan targaidean teodhachd a chaidh a shuidheachadh le Aonta Paris, feumar 100 diog de GtCO2 de ghasaichean taigh-glainne (GGR) a thoirt a-mach às an àile gach bliadhna.Dh’ainmich Roinn Rannsachaidh is Ùr-ghnàthachaidh na RA maoineachadh o chionn ghoirid airson còig pròiseactan GGR8 a’ gabhail a-steach riaghladh talamh mònach, sìdeadh creige nas fheàrr, cur chraobhan, biochar agus bàrr maireannach gus pròiseas BECCS a bhiadhadh.Is e na cosgaisean airson barrachd air 130 MtCO2 a thoirt air falbh bhon àile gach bliadhna 10-100 US$/tCO2, 0.2-8.1 MtCO2 sa bhliadhna airson talamh mònach ath-nuadhachadh, 52-480 US$/tCO2 agus 12-27 MtCO2 sa bhliadhna airson sìdeadh chreagan. , 0.4-30 USD / bliadhna.tCO2, 3.6 MtCO2/yr, àrdachadh 1% ann an raon coille, 0.4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/yr, biochar, 140-270 US$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 sa bhliadhna airson bàrr maireannach a’ cleachdadh BECCS9.
Dh’ fhaodadh measgachadh de na dòighean-obrach sin an targaid 130 Mt CO2 sa bhliadhna a ruighinn, ach tha cosgaisean sìde chreagan agus BECCS àrd, agus tha biochar, ged a tha e an ìre mhath saor agus neo-cheangailte ri cleachdadh fearainn, a’ feumachdainn stoc beathachaidh airson a’ phròiseas cinneasachaidh biochar.a’ tabhann an leasachadh agus an àireamh seo gus teicneòlasan GGR eile a chleachdadh.
An àite a bhith a’ coimhead airson fuasglaidhean air tìr, coimhead airson uisge, gu sònraichte phototrophs aon-chealla leithid microalgae agus cyanobacteria10.Bidh algae (a’ gabhail a-steach cyanobacteria) a’ glacadh mu 50% de charbon dà-ogsaid an t-saoghail, ged nach eil annta ach 1% de bhith-thomas an t-saoghail11.Tha cyanobacteria nam bith-innleadairean tùsail aig nàdar, a’ suidheachadh na bunait airson metabolism analach agus mean-fhàs beatha ioma-cheallach tro photoynthesis ocsaidean12.Chan e rud ùr a th’ ann a bhith a’ cleachdadh cyanobacteria gus carbon a ghlacadh, ach tha dòighean ùr-ghnàthach air suidheachadh corporra a’ fosgladh sealladh ùr dha na seann fhàs-bheairtean sin.
Tha lòin fhosgailte agus photobioreactors nam maoin bunaiteach nuair a bhios iad a’ cleachdadh microalgae agus cyanobacteria airson adhbharan gnìomhachais.Bidh na siostaman cultair sin a’ cleachdadh cultar crochaidh anns am bi ceallan a’ seòladh gu saor ann am meadhan fàis14;ge-tà, tha mòran eas-bhuannachdan aig lòin agus photobioreactors leithid droch ghluasad CO2 mòr, cleachdadh dian air fearann is uisge, buailteach do bhith-chonnadh, agus cosgaisean togail is obrachaidh àrd15,16.Tha bio-reactors biofilm nach bi a’ cleachdadh cultaran crochaidh nas eaconomach a thaobh uisge is àite, ach tha iad ann an cunnart milleadh a dhèanamh, buailteach do sgaradh biofilm (agus mar sin call bith-thomas gnìomhach), agus tha iad a cheart cho buailteach do bhith-shileadh17.
Tha feum air dòighean-obrach ùra gus an ìre de CO2 a ghabhail a-steach agus dèiligeadh ris na duilgheadasan a tha a’ cuingealachadh reactaran sioda agus biofilm.Is e aon dòigh-obrach mar seo biocomposites photosynthetic air am brosnachadh le crotail.'S e iom-fhillte de dh'fhungasan agus photobionts (microalgae agus/no cyanobacteria) a th' ann an crotail a tha a' còmhdach mu 12% de thalamh na Talmhainn18.Bidh na fungasan a’ toirt taic corporra, dìon, agus acrachadh an fho-strat photobiotic, a tha an uair sin a’ toirt gualain dha na fungasan (mar cus thoraidhean photoynthetic).Tha am biocomposite a thathar a’ moladh na “crotal mimetic”, anns a bheil sluagh dùmhail de cyanobacteria air a ghluasad ann an cruth biocoating tana air substrate giùlain.A bharrachd air ceallan, tha matrix polymer anns a’ biocoating a dh’ fhaodar a chuir an àite am fungas.Is fheàrr le emulsions polymer stèidhichte air uisge no “latexes” leis gu bheil iad bith-fhreagarrach, seasmhach, saor, furasta an làimhseachadh agus rim faighinn gu malairteach19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Tha suidheachadh cheallan le polymers latex gu mòr fo bhuaidh co-dhèanamh an latex agus pròiseas cruthachadh film.Tha polymerization emulsion na phròiseas ioma-ghnèitheach a thathas a’ cleachdadh gus rubair synthetigeach, còmhdach adhesive, sealants, cuir-ris cruadhtan, còmhdach pàipear is aodach, agus peant latex27 a thoirt gu buil.Tha grunn bhuannachdan aige thairis air dòighean polymerization eile, leithid ìre freagairt àrd agus èifeachdas tionndaidh monomer, a bharrachd air smachd toraidh27,28 gu furasta.Tha an roghainn de monomers an crochadh air na feartan a tha a dhìth air an fhilm polymer a thig às, agus airson siostaman monomer measgaichte (ie, copolymerizations), faodar feartan an polymer atharrachadh le bhith a 'taghadh co-mheasan eadar-dhealaichte de monomers a tha a' cruthachadh an stuth polymer a thig às.Tha butyl acrylate agus styrene am measg nam monomers latex acrylic as cumanta agus thathas gan cleachdadh an seo.A bharrachd air an sin, bidh riochdairean co-cheangail (me Texanol) gu tric air an cleachdadh gus cruthachadh film èideadh a bhrosnachadh far an urrainn dhaibh feartan an latex polymer atharrachadh gus còmhdach làidir agus “leantainneach” (co-fhilleadh).Anns a’ chiad sgrùdadh dearbhaidh-bun-bheachd againn, chaidh raon uachdar àrd, biocomposite 3D porosity àrd a dhèanamh a’ cleachdadh peant latex malairteach air a chuir air spong loofah.Às deidh làimhseachadh fada agus leantainneach (ochd seachdainean), sheall am biocomposite comas cuibhrichte airson cyanobacteria a chumail air sgafallachd loofah leis gu robh fàs cealla a’ lagachadh ionracas structarail an latex.Anns an sgrùdadh làithreach, bha sinn ag amas air sreath de polymers acrylic latex de cheimigeachd aithnichte a leasachadh airson an cleachdadh gu leantainneach ann an tagraidhean glacadh gualain gun a bhith ag ìobairt truailleadh polymer.Ann a bhith a’ dèanamh seo, tha sinn air comas a nochdadh air eileamaidean matrix polymer coltach ri crotal a chruthachadh a bheir seachad coileanadh bith-eòlasach nas fheàrr agus àrdachadh mòr ann an elasticity meacanaigeach an coimeas ri biocomposites dearbhte.Bidh tuilleadh optimization a’ luathachadh gabhail ri biocomposites airson glacadh gualain, gu h-àraidh nuair a thèid iad còmhla ri cyanobacteria air an atharrachadh gu metabollach gus cur ri glacadh CO2.
Chaidh naoi latexes le trì cumaidhean polymer (H = “cruaidh”, N = “àbhaisteach”, S = “bog”) agus trì seòrsaichean Texanol (0, 4, 12% v / v) a dhearbhadh airson puinnseanta agus co-dhàimh strain.Adhesive.bho dhà cyanobacteria.Thug seòrsa latex buaidh mhòr air S. elongatus PCC 7942 (deuchainn Shirer-Ray-Hare, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) agus CCAP 1479/1A (ANOVA dà-shligheach, latex: DF=2, F = 103.93, P = < 0.001) (Fig. 1a).Cha tug an dùmhlachd de texanol buaidh mhòr air fàs S. elongatus PCC 7942, cha robh ach N-latex neo-phuinnseanta (Fig. 1a), agus chùm 0 N agus 4 N fàs de 26% agus 35%, fa leth (Mann- Whitney U, 0 N vs 4 N: W = 13.50, P = 0.245; 0 N an aghaidh smachd: W = 25.0, P = 0.061; 4 N an aghaidh smachd: W = 25.0, P = 0.061) agus 12 N cumail suas fàs coimeasach gu smachd bith-eòlasach (Oilthigh Mann-Whitney, 12 N vs smachd: W = 17.0, P = 0.885).Airson S. elongatus CCAP 1479/1A, bha an dà chuid measgachadh latex agus dùmhlachd texanol nam feartan cudromach, agus chaidh eadar-obrachadh mòr fhaicinn eadar an dà (ANOVA dà-shligheach, 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 agus gach latex “bog” a bhrosnaich fàs (Fig. 1a).Tha e buailteach fàs a leasachadh le lùghdachadh ann an sgrìobhadh styrene.
Deuchainn puinnseanta agus adhesion de cyanobacteria (Synechococcus elongatus PCC 7942 agus CCAP 1479/1A) gu cumaidhean latex, dàimh le teòthachd gluasaid glainne (Tg) agus matrix co-dhùnaidh stèidhichte air dàta puinnseanta agus adhesion.(a) Chaidh deuchainn puinnseanta a dhèanamh a’ cleachdadh plotaichean fa leth de dh’fhàs sa cheud de cyanobacteria àbhaisteach gus smachd a chumail air cultaran crochaidh.Tha làimhseachadh air a chomharrachadh le * gu math eadar-dhealaichte bho smachdan.(b) Dàta fàis cyanobacteria an aghaidh Tg latex (meanbh ± SD; n = 3).(c) An àireamh tionalach de cyanobacteria a chaidh a leigeil ma sgaoil bhon deuchainn adhesion biocomposite.(d) Dàta adhesion an aghaidh Tg den latex (a’ ciallachadh ± StDev; n = 3).e Matrix co-dhùnaidh stèidhichte air dàta puinnseanta agus adhesion.Is e an co-mheas de styrene gu butyl acrylate 1: 3 airson latex “cruaidh” (H), 1: 1 airson “àbhaisteach” (N) agus 3: 1 airson “bog” (S).Tha na h-àireamhan roimhe anns a’ chòd latex a’ freagairt ri susbaint Texanol.
Anns a’ mhòr-chuid de chùisean, lùghdaich comas obrachaidh cealla le àrdachadh ann an dùmhlachd texanol, ach cha robh co-dhàimh chudromach ann airson gin de na sreathan (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0.127, P = 0.527).Air fige.Tha 1b a’ sealltainn an dàimh eadar fàs cealla agus teòthachd gluasaid glainne (Tg).Tha co-dhàimh làidir àicheil eadar dùmhlachd texanol agus luachan 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).Sheall an dàta gun robh an Tg a b’ fheàrr airson fàs de S. elongatus PCC 7942 timcheall air 17 °C (Figear 1b), agus b’ fheàrr le S. elongatus CCAP 1479/1A Tg fo 0 °C (Figear 1b).Cha robh ach S. elongatus CCAP 1479/1A aig an robh co-dhàimh làidir àicheil eadar Tg agus dàta puinnseanta (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
Bha deagh chliù aig a h-uile latexes, agus cha do leig gin dhiubh a-mach barrachd air 1% de cheallan às deidh 72 h (Fig. 1c).Cha robh eadar-dhealachadh mòr sam bith eadar latexes an dà shreath de S. elongatus (PCC 7942: deuchainn Scheirer-Ray-Hara, Latex * Texanol, DF = 4, H = 0.903; P = 0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Ray deuchainn).- Deuchainn geàrr, latex * texanol, DF = 4, H = 3.277, P = 0.513).Mar a tha an ìre de Texanol ag àrdachadh, tha barrachd cheallan air an leigeil ma sgaoil (Figear 1c).an coimeas ri S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (Figear 1d).A bharrachd air an sin, cha robh dàimh staitistigeil eadar Tg agus gèilleadh cealla den dà shreath (PCC 7942: DF = 25, r = 0.301, P = 0.127; CCAP 1479 / 1A: DF = 25, r = 0.287, P = 0.147).
Airson an dà sheòrsa, bha polymers latex “cruaidh” neo-èifeachdach.An coimeas ri sin, rinn 4N agus 12N na b’ fheàrr an aghaidh S. elongatus PCC 7942, agus rinn 4S agus 12S na b’ fheàrr an aghaidh CCAP 1479/1A (Fig. 1e), ged a tha e soilleir gu bheil àite ann airson tuilleadh optimization a dhèanamh den mhaitrium polymer.Chaidh na polymers sin a chleachdadh ann an deuchainnean gabhail leth-batch lìon CO2.
Chaidh sùil a chumail air photophysiology airson 7 latha a’ cleachdadh ceallan crochte ann an sgrìobhadh latex uisgeach.San fharsaingeachd, bidh an dà chuid an ìre foto-co-chur a rèir coltais (PS) agus an toradh cuantamach PSII as àirde (Fv / Fm) a’ dol sìos le ùine, ach tha an lùghdachadh seo neo-chòmhnard agus tha cuid de stòran-dàta PS a’ nochdadh freagairt biphasic, a’ moladh freagairt pàirteach, ged a tha ath-bheothachadh fìor-ùine ann. gnìomhachd PS nas giorra (Fig. 2a agus 3b).Cha robh am freagairt biphasic Fv/Fm cho follaiseach (Figear 2b agus 3b).
(a) Ìre foto-co-chur follaiseach (PS) agus (b) an toradh cuantamach PSII as àirde (Fv / Fm) de Synechococcus elongatus PCC 7942 mar fhreagairt air cumaidhean latex an coimeas ri cultaran crochaidh smachd.Is e an co-mheas de styrene gu butyl acrylate 1: 3 airson latex “cruaidh” (H), 1: 1 airson “àbhaisteach” (N) agus 3: 1 airson “bog” (S).Tha na h-àireamhan roimhe anns a’ chòd latex a’ freagairt ri susbaint Texanol.(a 'ciallachadh ± claonadh àbhaisteach; n = 3).
(a) Ìre foto-co-chur follaiseach (PS) agus (b) an toradh cuantamach PSII as àirde (Fv/Fm) de Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A mar fhreagairt air cumaidhean latex an coimeas ri smachd air cultaran crochaidh.Is e an co-mheas de styrene gu butyl acrylate 1: 3 airson latex “cruaidh” (H), 1: 1 airson “àbhaisteach” (N) agus 3: 1 airson “bog” (S).Tha na h-àireamhan roimhe anns a’ chòd latex a’ freagairt ri susbaint Texanol.(a 'ciallachadh ± claonadh àbhaisteach; n = 3).
Airson S. elongatus PCC 7942, cha tug sgrìobhadh latex agus dùmhlachd Texanol buaidh air PS thar ùine (GLM, Latex * Texanol * Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), ged a bha sgrìobhadh na fheart cudromach (GLM)., latex* ùine, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (Fig. 2a).Cha robh buaidh mhòr sam bith air dùmhlachd Texanol thar ùine (GLM, Texanol * ùine, DF = 14, F = 1.63, P = 0.078).Bha eadar-obrachadh cudromach a’ toirt buaidh air Fv/Fm (GLM, Latex * Texanol * Time, DF = 28, F = 4.54, P = <0.001).Bha buaidh mhòr aig an eadar-obrachadh eadar cruthachadh latex agus dùmhlachd Texanol air Fv / Fm (GLM, Latex * Texanol, DF = 4, F = 180.42, P = <0.001).Bidh gach paramadair cuideachd a’ toirt buaidh air Fv / Fm thar ùine (GLM, Latex * Time, DF = 14, F = 9.91, P = <0.001 agus Texanol * Time, DF = 14, F = 10.71, P = < 0.001).Chùm latex 12H na luachan cuibheasach PS agus Fv/Fm as ìsle (Fig. 2b), a’ nochdadh gu bheil am polymer seo nas puinnseanta.
Bha PS de S. elongatus CCAP 1479/1A gu math eadar-dhealaichte (GLM, latex * Texanol * time, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), le sgrìobhadh latex seach dùmhlachd Texanol (GLM, Latex * time, DF = 14, F = 6.38, P = <0.001, GLM, Texanol * ùine, DF = 14, F = 1.26, P = 0.239).Chùm polymers “bog” 0S agus 4S ìrean beagan nas àirde de choileanadh PS na stadan smachd (Mann-Whitney U, 0S an aghaidh smachdan, W = 686.0, P = 0.044, 4S an aghaidh smachdan, W = 713, P = 0.01) agus chùm iad suas an leasaichte Fv./Fm (Fig. 3a) a' sealltainn còmhdhail nas èifeachdaiche gu Photosystem II.Airson luachan Fv / Fm de cheallan CCAP 1479 / 1A, bha eadar-dhealachadh mòr latex ann thar ùine (GLM, Latex * Texanol * Time, DF = 28, F = 6.00, P = <0.001) (Figear 3b).).
Air fige.Tha 4 a’ sealltainn PS agus Fv/Fm cuibheasach thar ùine 7 latha mar ghnìomh fàs cealla airson gach gnè.Cha robh pàtran soilleir aig S. elongatus PCC 7942 (Fig. 4a agus b), ge-tà, sheall CCAP 1479/1A dàimh parabolic eadar PS (Fig. 4c) agus luachan Fv/Fm (Fig. 4d) mar an Bidh co-mheasan de styrene agus butyl acrylate a’ fàs le atharrachadh.
Dàimh eadar fàs agus photophysiology de Synechococcus longum air ullachadh latex.(a) Dàta puinnseanta air a dhealbhadh an aghaidh ìre foto-cho-chur follaiseach (PS), (b) toradh cuantamach PSII as àirde (Fv/Fm) de PCC 7942. c Dàta puinnseanta air a dhealbhadh an aghaidh PS agus d Fv/Fm CCAP 1479/1A.Is e an co-mheas de styrene gu butyl acrylate 1: 3 airson latex “cruaidh” (H), 1: 1 airson “àbhaisteach” (N) agus 3: 1 airson “bog” (S).Tha na h-àireamhan roimhe anns a’ chòd latex a’ freagairt ri susbaint Texanol.(a 'ciallachadh ± claonadh àbhaisteach; n = 3).
Bha buaidh chuingealaichte aig PCC 7942 biocomposite air gleidheadh cealla le leòmhann mòr cealla anns a’ chiad ceithir seachdainean (Figear 5).Às deidh a 'chiad ìre de chleachdadh CO2, thòisich ceallan stèidhichte le 12 N latex air CO2 a leigeil ma sgaoil, agus lean am pàtran seo eadar làithean 4 agus 14 (Fig. 5b).Tha an dàta seo co-chòrdail ri beachdan air dath dath dath.Thòisich cleachdadh lom CO2 a-rithist bho latha 18. A dh'aindeoin leigeil ma sgaoil cealla (Fig. 5a), bha an PCC 7942 12 N biocomposite fhathast a 'cruinneachadh barrachd CO2 na an crochadh smachd thairis air làithean 28, ged a bha e beagan (Mann-Whitney U-test, W = 2275.5; P = 0.066).Is e an ìre in-ghabhail de CO2 le latex 12 N agus 4 N 0.51 ± 0.34 agus 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 de bith-thomas d-1.Bha eadar-dhealachadh staitistigeil cudromach eadar ìrean làimhseachaidh agus ùine (deuchainn Cathraiche-Ray-Hare, làimhseachadh: DF = 2, H = 70.62, P = <0.001 ùine: DF = 13, H = 23.63, P = 0.034), ach tha e cha robh.bha dàimh chudromach eadar làimhseachadh agus ùine (deuchainn Cathraiche-Ray-Har, làimhseachadh ùine *: DF = 26, H = 8.70, P = 0.999).
Deuchainnean gabhail leth-batch CO2 air biocomposites Synechococcus elongatus PCC 7942 a’ cleachdadh latex 4N agus 12N.(a) Bidh ìomhaighean a’ sealltainn sgaoileadh cealla agus dath dath dath, a bharrachd air ìomhaighean SEM den biocomposite ro agus às deidh deuchainn.Tha loidhnichean dotagach geal a’ comharrachadh làraich tasgadh cealla air a’ biocomposite.(b) Cleachdadh lom tionalach CO2 thar ceithir seachdainean.Tha co-mheas de styrene gu butyl acrylate de 1: 1 aig latex “àbhaisteach” (N).Tha na h-àireamhan roimhe anns a’ chòd latex a’ freagairt ri susbaint Texanol.(a 'ciallachadh ± claonadh àbhaisteach; n = 3).
Chaidh gleidheadh cheallan a leasachadh gu mòr airson strain CCAP 1479/1A le 4S agus 12S, ged a dh’ atharraich am dath dath gu slaodach thar ùine (Fig. 6a).Bidh biocomposite CCAP 1479/1A a’ gabhail a-steach CO2 airson 84 latha slàn (12 seachdainean) às aonais stuthan beathachaidh a bharrachd.Dhaingnich mion-sgrùdadh SEM (Fig. 6a) an sealladh lèirsinneach air sgaradh cealla beaga.An toiseach, bha na ceallan air an còmhdachadh ann an còmhdach latex a chùm ionracas a dh'aindeoin fàs cealla.Bha an ìre gabhail CO2 gu math nas àirde na a’ bhuidheann smachd (Deuchainn Scheirer-Ray-Har, làimhseachadh: DF = 2; H = 240.59; P = <0.001, ùine: DF=42; H = 112; P = <0.001) ( Fig. 6b).Choilean biocomposite 12S an cleachdadh CO2 as àirde (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 bith-thomas gach latha), fhad ‘s a bha an latex 4S 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 bith-thomas gach latha, ach cha robh iad gu mòr eadar-dhealaichte (Mann-Whitney U. . deuchainn, W = 1507.50; P = 0.07) agus gun eadar-obrachadh cudromach eadar làimhseachadh agus ùine (deuchainn Shirer-Rey-Hara, ùine * làimhseachadh: DF = 82; H = 10 .37; P = 1.000).
Deuchainn gabhail leth-lot CO2 a’ cleachdadh biocomposites Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A le latex 4N agus 12N.(a) Bidh ìomhaighean a’ sealltainn sgaoileadh cealla agus dath dath dath, a bharrachd air ìomhaighean SEM den biocomposite ro agus às deidh deuchainn.Tha loidhnichean dotagach geal a’ comharrachadh làraich tasgadh cealla air a’ biocomposite.(b) Cleachdadh lom tionalach CO2 thar na dusan seachdain.Tha co-mheas de styrene gu butyl acrylate de 1: 1 aig latex “bog” (S).Tha na h-àireamhan roimhe anns a’ chòd latex a’ freagairt ri susbaint Texanol.(a 'ciallachadh ± claonadh àbhaisteach; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (deuchainn Shirer-Ray-Har, làimhseachadh ùine *: DF = 4, H = 3.243, P = 0.518) no biocomposite S. elongatus CCAP 1479/1A (dà-ANOVA, làimhseachadh ùine *: DF=8) , F = 1.79, P = 0.119) (Fig. S4).Bha an susbaint gualaisg as àirde aig Biocomposite PCC 7942 aig seachdain 2 (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), fhad ‘s a bha an susbaint gualaisg as àirde aig a’ chasg smachd aig seachdain 4 nuair (smachd = 59.6 ± 2.84% w/w).Bha susbaint gualaisg iomlan de biocomposite CCAP 1479 / 1A an coimeas ris a 'chasg smachd ach a-mhàin aig toiseach na deuchainn, le beagan atharrachaidhean anns an latex 12S aig seachdain 4. B' e na luachan as àirde airson an biocomposite 51.9 ± 9.6 wt% airson 4S agus 77.1 ± 17.0 wt% airson 12S.
Bha sinn ag amas air cothroman dealbhaidh a nochdadh airson a bhith ag àrdachadh ionracas structarail còmhdach polymer latex film tana mar phàirt chudromach den bhun-bheachd biocomposite coltach ri crotal gun a bhith ag ìobairt biocompatibility no coileanadh.Gu dearbha, ma thèid faighinn seachad air na dùbhlain structarail co-cheangailte ri fàs cealla, tha sinn an dùil ri leasachaidhean mòra dèanadais thairis air na biocomposites deuchainneach againn, a tha mar-thà an coimeas ri siostaman glacaidh gualain cyanobacteria agus microalgae.
Feumaidh còmhdach a bhith neo-phuinnseanta, seasmhach, taic a thoirt do ghleusadh cealla fad-ùine, agus feumaidh iad a bhith porous gus gluasad mòr CO2 èifeachdach agus degassing O2 a bhrosnachadh.Tha polymers acrylic de sheòrsa latex furasta an ullachadh agus air an cleachdadh gu farsaing anns na gnìomhachasan peant, aodach agus adhesive30.Chuir sinn còmhla cyanobacteria le emulsion polymer latex acrylic stèidhichte air uisge air a polymerized le co-mheas sònraichte de ghràineanan styrene / butyl acrylate agus diofar cho-chruinneachaidhean de Texanol.Chaidh Styrene agus butyl acrylate a thaghadh gus a bhith comasach air smachd a chumail air na feartan fiosaigeach, gu sònraichte elasticity agus èifeachdas co-fhilleadh a ’chòmhdaich (riatanach airson còmhdach làidir agus fìor adhesive), a’ ceadachadh synthesis de chruinneachaidhean gràin “cruaidh” agus “bog”.Tha dàta puinnseanta a’ nochdadh nach eil latex “cruaidh” le susbaint àrd styrene a’ toirt taic do bhith beò cyanobacteria.Eu-coltach ri butyl acrylate, thathas den bheachd gu bheil styrene puinnseanta dha lìonanaich32,33.Ghabh gathan cyanobacteria gu math eadar-dhealaichte ri latex, agus chaidh an teòthachd gluasaid glainne as fheàrr (Tg) a dhearbhadh airson S. elongatus PCC 7942, agus sheall S. elongatus CCAP 1479/1A dàimh sreathach àicheil le Tg.
Bidh an teòthachd tiormachaidh a’ toirt buaidh air comas film latex èideadh leantainneach a chruthachadh.Ma tha an teòthachd tiormachaidh nas ìsle na an Teòthachd Cruthachaidh Film as ìsle (MFFT), cha bhith na gràineanan polymer latex a’ tighinn còmhla gu tur, agus mar thoradh air an sin bidh greimeachadh aig an eadar-aghaidh gràin a-mhàin.Tha droch adhesion agus neart meacanaigeach aig na filmichean a thig às agus faodaidh iad a bhith eadhon ann an cruth pùdar29.Tha dlùth cheangal aig MFFT ri Tg, a dh’ fhaodar a smachdachadh le co-dhèanamh monomer agus cuir a-steach coalescents leithid Texanol.Bidh Tg a’ dearbhadh mòran de fheartan fiosaigeach a’ chòmhdach a thig às, a dh’ fhaodadh a bhith ann an staid rubair no glainne34.A rèir an co-aontar Flory-Fox35, tha Tg an urra ris an t-seòrsa monomer agus an àireamh sa cheud coimeasach.Faodaidh cur-ris co-aonaichte an MFFT a lughdachadh le bhith a’ cuir às do chorragan Tg de na gràineanan latex, a leigeas le film a chruthachadh aig teòthachd nas ìsle, ach a tha fhathast na chòmhdach cruaidh agus làidir leis gu bheil an co-aonadh a’ falmhachadh gu slaodach thar ùine no air a thoirt a-mach 36 .
Bidh àrdachadh ann an dùmhlachd Texanol a’ brosnachadh cruthachadh film le bhith a’ bogachadh na gràineanan polymer (a’ lughdachadh Tg) mar thoradh air an sùghadh leis na gràineanan aig àm tiormachadh, agus mar sin a’ meudachadh neart an fhilm co-leanailteach agus adhesion cealla.Leis gu bheil am biocomposite air a thiormachadh aig teòthachd na h-àrainneachd (~ 18-20 ° C), tha an Tg (30 gu 55 ° C) den latex “cruaidh” nas àirde na an teòthachd tiormachaidh, a ’ciallachadh gur dòcha nach bi co-fhilleadh gràinean as fheàrr, a’ leantainn gu Bidh filmichean B a tha fhathast vitreous, droch fheartan meacanaigeach agus adhesive, elasticity cuibhrichte agus diffusivity30 aig a ’cheann thall a’ leantainn gu barrachd call cealla.Bidh cruthachadh film bho polymers “àbhaisteach” agus “bog” a ’tachairt aig no nas ìsle na Tg den fhilm polymer, agus tha cruthachadh film air a leasachadh le co-aontachd leasaichte, a’ leantainn gu filmichean polymer leantainneach le feartan meacanaigeach, co-leanailteach agus adhesive leasaichte.Fuirichidh am film a thig às a seo rubair rè deuchainnean glacaidh CO2 leis gu bheil an Tg aige faisg air a’ mheasgachadh (“àbhaisteach”: 12 gu 20 ºC) no mòran nas ìsle (measgachadh “bog”: -21 gu -13 ° C) gu teòthachd na h-àrainneachd 30 .Tha latex “cruaidh” (3.4 gu 2.9 kgf mm–1) trì tursan nas duilghe na latex “àbhaisteach” (1.0 gu 0.9 kgf mm–1).Chan urrainnear cruas latexes “bog” a thomhas le microhardness air sgàth an cus rubair agus an steigeach aig teòthachd an t-seòmair.Faodaidh cosgais uachdar buaidh a thoirt air dàimh adhesion, ach tha feum air barrachd dàta gus fiosrachadh brìoghmhor a thoirt seachad.Ach, ghlèidh a h-uile latexes na ceallan gu h-èifeachdach, a 'leigeil a-mach nas lugha na 1%.
Bidh cinneasachd photoynthesis a’ dol sìos thar ùine.Bidh a bhith fosgailte do polystyrene a’ leantainn gu aimhreit membran agus cuideam oxidative38,39,40,41.Bha na luachan Fv/Fm aig S. elongatus CCAP 1479/1A a bha fosgailte do 0S agus 4S cha mhòr dà uair nas àirde an taca ris an smachd crochaidh, a tha ann an deagh aonta le ìre gabhail CO2 den biocomposite 4S, a bharrachd air le luachan cuibheasach PS nas ìsle.luachan.Tha luachan Fv/Fm nas àirde a’ nochdadh gum faodadh còmhdhail dealanach gu PSII barrachd photons42 a lìbhrigeadh, a dh’ fhaodadh ìrean socrachaidh CO2 nas àirde adhbhrachadh.Ach, bu chòir a thoirt fa-near gun deach dàta photophysiologic fhaighinn bho cheallan crochte ann am fuasglaidhean latex uisgeach agus is dòcha nach bi iad gu dìreach an coimeas ri biocomposites aibidh.
Ma chruthaicheas latex cnap-starra air iomlaid solais agus/no gas a dh’ adhbhraicheas cuingealachadh solais agus CO2, faodaidh e cuideam cealla adhbhrachadh agus coileanadh a lughdachadh, agus ma bheir e buaidh air sgaoileadh O2, photorespiration39.Chaidh sgaoileadh solais nan còmhdach leigheis a mheasadh: sheall latex “cruaidh” lùghdachadh beag ann an sgaoileadh solais eadar 440 agus 480 nm (leasaichte gu ìre le bhith ag àrdachadh dùmhlachd Texanol mar thoradh air co-aonadh film nas fheàrr), fhad ‘s a bha e“ bog ”agus“ cunbhalach ” sheall latex lùghdachadh beag ann an sgaoileadh solais.a 'sealltainn nach eil call follaiseach sam bith ann.Chaidh na measaidhean, a bharrachd air a h-uile goir, a dhèanamh aig dian solais ìosal (30.5 µmol m-2 s-1), agus mar sin thèid rèididheachd gnìomhach photoynthetically mar thoradh air a’ mhaitrix polymer a dhìoladh agus dh ’fhaodadh eadhon a bhith feumail ann a bhith a’ cur casg air fotoinhibition.aig dian solais millteach.
Bha biocomposite CCAP 1479/1A ag obair anns na 84 latha de dheuchainn, às aonais tionndadh beathachaidh no call mòr de bhith-thomas, a tha na phrìomh amas san sgrùdadh.Dh’ fhaodadh gum bi milleadh cealla co-cheangailte ri pròiseas clorosis mar fhreagairt air acras naitrigean gus mairsinn fad-ùine (staid fois) a choileanadh, a dh’ fhaodadh ceallan a chuideachadh gus fàs a thoirt air ais às deidh cruinneachadh gu leòr de nitrigin a choileanadh.Dhearbh na h-ìomhaighean SEM gun do dh'fhuirich na ceallan taobh a-staigh a 'chòmhdaich a dh' aindeoin roinneadh cealla, a 'sealltainn elasticity an latex "bog" agus mar sin a' nochdadh buannachd shoilleir thairis air an dreach deuchainneach.Ann an latex “bog” tha timcheall air 70% butyl acrylate (a rèir cuideam), a tha mòran nas àirde na an ìre ainmichte airson còmhdach sùbailte às deidh tiormachadh44.
Bha an cleachdadh lom de CO2 gu math nas àirde na an casg smachd (14–20 agus 3–8 tursan nas àirde airson S. elongatus CCAP 1479/1A agus PCC 7942, fa leth).Roimhe sin, chleachd sinn modal tar-chuir mòr CO2 gus sealltainn gur e caisead geur CO2 aig uachdar an biocomposite31 am prìomh dhraibhear airson gabhail ri CO2 àrd agus gum faod coileanadh bith-chonnspaideach a bhith air a chuingealachadh le bhith a’ cur an aghaidh mòr-ghluasad.Faodar faighinn seachad air an duilgheadas seo le bhith a’ toirt a-steach grìtheidean neo-phuinnseanta, nach eil a’ cruthachadh film a-steach don latex gus porosity agus permeability an còmhdach26 a mheudachadh, ach dh’ fhaodadh gleidheadh cealla a bhith air a chuir an cunnart oir tha e do-sheachanta gun toir an ro-innleachd seo film nas laige20.Faodar an co-dhèanamh ceimigeach atharrachadh rè polymerization gus porosity àrdachadh, agus sin an roghainn as fheàrr, gu sònraichte a thaobh cinneasachadh gnìomhachais agus scalability45.
Sheall coileanadh an biocomposite ùr an taca ri sgrùdaidhean o chionn ghoirid a’ cleachdadh biocomposites bho microalgae agus cyanobacteria buannachdan ann a bhith ag atharrachadh ìre luchdachadh cealla (Clàr 1) 21,46 agus le amannan sgrùdaidh nas fhaide (84 latha an aghaidh 15 uairean 46 agus 3 seachdainean21).
Tha susbaint tomhas-lìonaidh gualaisg ann an ceallan an coimeas gu fàbharach ri sgrùdaidhean eile47,48,49,50 a’ cleachdadh cyanobacteria agus tha e air a chleachdadh mar shlat-tomhais a dh’ fhaodadh a bhith ann airson glacadh gualain agus cleachdadh / ath-nuadhachadh gualain, leithid pròiseasan coipeadh BECCS49,51 no airson cinneasachadh bith-mhillidh. bith-phlastaig52.Mar phàirt den fheallsanachd airson an sgrùdaidh seo, tha sinn a’ gabhail ris nach eil coilltearachd, eadhon air a mheas ann am bun-bheachd sgaoilidhean àicheil BECCS, na panacea airson atharrachadh clìomaid agus gu bheil e ag ithe cuibhreann eagallach de thalamh àitich an t-saoghail6.Mar dheuchainn smaoineachaidh, bhathas a’ meas gum feumadh eadar 640 agus 950 GtCO2 a thoirt a-mach às an àile ro 2100 gus àrdachadh teòthachd na cruinne a chuingealachadh gu 1.5 ° C53 (timcheall air 8 gu 12 GtCO2 sa bhliadhna).Gus seo a choileanadh le biocomposite coileanadh nas fheàrr (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 bith-chonnadh gach bliadhna-1) dh'fheumadh leudachadh meud bho 5.5 × 1010 gu 8.2 × 1010 m3 (le èifeachdas photoynthetic coimeasach), anns a bheil bho 196 gu 2.92 billean liotair polymer.A’ gabhail ris gu bheil 1 m3 de biocomposites a’ gabhail a-steach 1 m2 de thalamh fearainn, bidh an raon a dh’ fheumar gus an targaid iomlan de CO2 bliadhnail a ghabhail a-steach eadar 5.5 agus 8.17 millean heactair, a tha co-ionann ri 0.18-0.27% de a tha iomchaidh airson beatha an fhearainn anns an dùthaich. tropaigean, agus a’ lughdachadh farsaingeachd an fhearainn.feum air BECCS 98-99%.Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil an co-mheas glacadh teòiridheach stèidhichte air an in-ghabhail CO2 a chaidh a chlàradh ann an solas ìosal.Cho luath ‘s a bhios am biocomposite fosgailte do sholas nàdurrach nas dian, bidh an ìre gabhail a-steach CO2 ag àrdachadh, a’ lughdachadh tuilleadh riatanasan fearainn agus a ’gluasad na lannan nas fhaide a dh’ ionnsaigh a ’bhun-bheachd biocomposite.Ach, feumaidh am buileachadh a bhith aig a’ chrios-meadhain airson dian agus fad backlight seasmhach.
Tha a’ bhuaidh chruinneil aig todhar CO2, ie an àrdachadh ann an cinneasachd fàsmhorachd air adhbhrachadh le barrachd CO2 ri fhaighinn, air a dhol sìos air a’ mhòr-chuid de raointean fearainn, is dòcha mar thoradh air atharrachaidhean ann am prìomh bheathachadh talmhainn (N agus P) agus goireasan uisge7.Tha seo a’ ciallachadh gur dòcha nach bi foto-co-chur talmhainn a’ leantainn gu àrdachadh ann an gabhail CO2, a dh’aindeoin dùmhlachdan àrda CO2 san adhar.Anns a’ cho-theacsa seo, tha ro-innleachdan lasachaidh atharrachadh clìomaid stèidhichte air an talamh leithid BECCS eadhon nas buailtiche soirbheachadh.Ma thèid an t-iongantas cruinne seo a dhearbhadh, dh’ fhaodadh am biocomposite againn a tha air a bhrosnachadh le crotal a bhith na phrìomh mhaoin, ag atharrachadh microbes foto-co-chur uisge aon-chealla gu bhith nan “riochdairean talmhainn.”Bidh a’ mhòr-chuid de lusan talmhaidh a’ càradh CO2 tro photoynthesis C3, fhad ‘s a tha planntrais C4 nas fàbharach do dh’ àrainnean nas blàithe, nas tiorma agus tha iad nas èifeachdaiche le cuideaman pàirt CO254 nas àirde.Tha Cyanobacteria a’ tabhann roghainn eile a dh’ fhaodadh a bhith cuir an aghaidh na ro-innse eagallach mu bhith a’ nochdadh nas lugha de charbon dà-ogsaid ann an lusan C3.Tha Cyanobacteria air faighinn thairis air cuingealachaidhean photorespiratory le bhith a’ leasachadh inneal beairteachaidh gualain èifeachdach anns am bi cuideaman pàirt nas àirde de CO2 air an taisbeanadh agus air an cumail suas le ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxygenase (RuBisCo) taobh a-staigh carboxysomes timcheall.Ma thèid cinneasachadh biocomposites cyanobacterial a mheudachadh, dh’ fhaodadh seo a bhith na inneal cudromach dha mac an duine anns an t-sabaid an aghaidh atharrachadh clìomaid.
Tha biocomposites (mics crotail) a’ tabhann buannachdan soilleir thairis air cultaran crochaidh àbhaisteach microalgae agus cyanobacteria, a’ toirt seachad ìrean gabhail CO2 nas àirde, a’ lughdachadh cunnartan truailleadh, agus a’ gealltainn seachnadh CO2 farpaiseach.Bidh cosgaisean a’ lùghdachadh cleachdadh fearainn, uisge agus beathachadh gu mòr56.Tha an sgrùdadh seo a’ sealltainn comasachd a bhith a’ leasachadh agus a’ dèanamh latex biocompatible àrd-choileanadh a dh’ fhaodas, nuair a thèid a chur còmhla ri spong loofah mar fho-strat tagraiche, gabhail a-steach CO2 èifeachdach is èifeachdach thar mìosan de obair-lannsa agus aig an aon àm a’ cumail call cealla cho ìosal.Gu teòiridheach dh’ fhaodadh biocomposites timcheall air 570 t CO2 t-1 de bhith-thomas a ghlacadh gach bliadhna agus dh’ fhaodadh iad a bhith nas cudromaiche na ro-innleachdan coilltearachd BECCS nar freagairt do atharrachadh clìomaid.Le tuilleadh optimachaidh air a’ cho-dhèanamh polymer, a’ dèanamh deuchainn air dian solais nas àirde, agus còmhla ri innleadaireachd meitabileach toinnte, faodaidh biogeoengineers tùsail nàdur tighinn gu teasairginn a-rithist.
Chaidh polymers latex acrylic ullachadh a ’cleachdadh measgachadh de mhonaimearan styrene, butyl acrylate agus searbhag acrylic, agus chaidh am pH atharrachadh gu 7 le sodium hydroxide 0.1 M (clàr 2).Tha styrene agus butyl acrylate a’ dèanamh suas a’ mhòr-chuid de na slabhraidhean polymer, agus tha searbhag acrylic a’ cuideachadh gus na gràinean latex a chumail ann an crochaidh57.Tha feartan structarail latex air an dearbhadh leis an teòthachd gluasaid glainne (Tg), a tha fo smachd le bhith ag atharrachadh a’ cho-mheas de styrene agus butyl acrylate, a bheir seachad feartan “cruaidh” agus “bog”, fa leth58.Is e polymer latex acrylic àbhaisteach 50: 50 styrene: butyl acrylate 30, agus mar sin san sgrùdadh seo chaidh latex leis a’ cho-mheas seo ainmeachadh mar latex “àbhaisteach”, agus chaidh latex le susbaint styrene nas àirde ainmeachadh mar latex le susbaint styrene nas ìsle .ris an canar “bog” mar “cruaidh”.
Chaidh prìomh emulsion ullachadh a’ cleachdadh uisge grùide (174 g), sodium bicarbonate (0.5 g) agus surfactant Rhodapex Ab / 20 (30.92 g) (Solvay) gus na boinneagan monomer 30 a dhèanamh seasmhach.A’ cleachdadh steallaire glainne (Innleadaireachd Glainne Saidheans) le pumpa steallaire, chaidh aliquot àrd-sgoile anns an robh styrene, butyl acrylate agus searbhag acrylic air a liostadh ann an Clàr 2 a chuir ris dropwise aig ìre 100 ml h-1 ris a’ phrìomh emulsion thairis air 4 uairean (Cole -Palmer, Beinn Vernon, Illinois).Ullaich fuasgladh de neach-tòiseachaidh polymerization 59 a 'cleachdadh dHO agus ammonium persulfate (100 ml, 3% w / w).
Cruthaich am fuasgladh anns a bheil dHO (206 g), sodium bicarbonate (1 g) agus Rhodapex Ab / 20 (4.42 g) a ’cleachdadh inneal-tionndaidh os cionn (luach Heidolph Hei-TORQUE 100) le propeller stàilinn gun staoin agus teas gu 82 ° C ann an a. soitheach le seacaid uisge ann an amar uisge teasachaidh VWR Scientific 1137P.Chaidh fuasgladh cuideam nas lugha de monomer (28.21 g) agus inneal-tòiseachaidh (20.60 g) a chur ris an t-soitheach le seacaid sìos agus a ghluasad airson 20 mionaid.Measg gu làidir am monomer a tha air fhàgail (150 ml h-1) agus fuasglaidhean tòiseachaidh (27 ml h-1) gus na gràineanan a chumail ann an crochadh gus an cuir iad ris an t-seacaid uisge thairis air 5 h a ’cleachdadh steallairean 10 ml agus 100 ml fa leth ann an soitheach .air a chrìochnachadh le pumpa syringe.Chaidh astar an stirrer àrdachadh mar thoradh air an àrdachadh ann an tomhas an t-sciodair gus dèanamh cinnteach gum biodh an sioda air a chumail.Às deidh an inneal tòiseachaidh agus an emulsion a chuir ris, chaidh an teòthachd ath-bhualadh àrdachadh gu 85 ° C, gluasad gu math aig 450 rpm airson 30 mionaid, an uairsin fhuarachadh gu 65 ° C.Às deidh fuarachadh, chaidh dà fhuasgladh gluasaid a chur ris an latex: tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) (70% ann an uisge) (5 g, 14% a rèir cuideam) agus searbhag isoascorbic (5 g, 10% a rèir cuideam)..Cuir t-BHP drop by drop agus fàg airson 20 mionaid.Chaidh searbhag erythorbic an uairsin a chuir ris aig ìre 4 ml / h bho steallaire 10 ml a’ cleachdadh pumpa steallaire.Chaidh am fuasgladh latex an uairsin fhuarachadh gu teòthachd an t-seòmair agus atharrachadh gu pH 7 le sodium hydroxide 0.1M.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - co-mheasadh bith-mhillidh puinnseanta ìosal airson peant latex 37,60 - air a chur ris le steallaire agus pumpa ann an trì leabhraichean (0, 4, 12% v / v) mar àidseant co-cheangail airson measgachadh latex gus cruthachadh film a dhèanamh nas fhasa aig àm tiormachadh37.Chaidh an àireamh sa cheud de solidan latex a dhearbhadh le bhith a’ cur 100 µl de gach polymer ann an bonaidean foil alùmanum ro-cuideam agus gan tiormachadh san àmhainn aig 100 ° C airson 24 uairean.
Airson sgaoileadh solais, chaidh a h-uile measgachadh latex a chuir an sàs ann an sleamhnag miocroscop a’ cleachdadh ciùb drop stàilinn gun staoin air a calibratadh gus filmichean 100 µm a thoirt gu buil agus air a thiormachadh aig 20 ° C airson 48 uairean.Chaidh tar-chuir solais (le fòcas air rèididheachd gnìomhach photoynthetically, λ 400 - 700 nm) a thomhas air spectroradiometer SpectriLight ILT950 le sensor aig astar 35 cm bho lampa flùraiseach 30 W (Sylvania Luxline Plus, n = 6) - far a bheil an solas an tùs bha cyanobacteria agus fàs-bheairtean Tha stuthan co-dhèanta air an gleidheadh.Chaidh dreach bathar-bog SpectrILight III 3.5 a chleachdadh gus soillseachadh agus sgaoileadh a chlàradh anns an raon λ 400 - 700 nm61.Chaidh a h-uile sampall a chuir air mullach an sensor, agus chaidh sleamhnagan glainne gun chòmhdach a chleachdadh mar smachdan.
Chaidh sampallan latex a chuir ri mias bèicearachd silicone agus leig leotha tiormachadh airson 24 uair mus deach deuchainn a dhèanamh airson cruas.Cuir an sampall latex tiormaichte air caip stàilinn fo mhiocroscop x10.Às deidh fòcas, chaidh na sampallan a mheasadh air deuchainniche microhardness Buehler Micromet II.Chaidh an sampall a chuir fo fheachd de 100 gu 200 gram agus chaidh an ùine luchdaidh a shuidheachadh gu 7 diogan gus fiaclan daoimean a chruthachadh anns an sampall.Chaidh an clò a sgrùdadh le bhith a’ cleachdadh amas miocroscop Bruker Alicona × 10 le bathar-bog tomhais cumadh a bharrachd.Chaidh foirmle cruas Vickers (Co-aontar 1) a chleachdadh gus cruas gach latex obrachadh a-mach, far a bheil HV mar àireamh Vickers, is e F am feachd gnìomhaichte, agus is e d cuibheasachd nan trastain indent air an tomhas bho àirde is leud an latex.luach indent.Chan urrainnear latex “bog” a thomhas air sgàth adhesion agus sìneadh rè an deuchainn indentation.
Gus teòthachd gluasaid glainne (Tg) den cho-dhèanamh latex a dhearbhadh, chaidh sampallan polymer a chuir ann an soithichean gel silica, air an tiormachadh airson 24 uair, air an cuideam gu 0,005 g, agus air an cur ann an soithichean sampall.Chaidh a’ mhias a chuartachadh agus a chuir ann an dath-tomhais sganaidh eadar-dhealaichte (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, bathar-bog mion-sgrùdadh dàta Pyris)62.Tha an dòigh sruthadh teas air a chleachdadh gus cupannan iomraidh agus cupannan sampall a chuir san aon àmhainn le probe teòthachd togte gus an teòthachd a thomhas.Chaidh dà rampa gu h-iomlan a chleachdadh gus lùb cunbhalach a chruthachadh.Chaidh an dòigh sampall àrdachadh a-rithist bho -20 ° C gu 180 ° C aig ìre 20 ° C gach mionaid.Tha gach puing tòiseachaidh is crìochnachaidh air a stòradh airson 1 mionaid gus cunntas a thoirt air dàil teòthachd.
Gus measadh a dhèanamh air comas an biocomposite gus CO2 a ghabhail a-steach, chaidh sampallan ullachadh agus deuchainn a dhèanamh san aon dòigh ris an sgrùdadh a rinn sinn roimhe31.Chaidh an clò-nighe tiormaichte agus fèin-ghluasadach a ghearradh ann an stiallan timcheall air 1 × 1 × 5 cm agus a chuideam.Cuir 600 µl den dà biocoating as èifeachdaiche de gach strain cyanobacteria gu aon cheann de gach stiall loofah, a’ còmhdach timcheall air 1 × 1 × 3 cm, agus tiormaich san dorchadas aig 20 ° C airson 24 uairean.Air sgàth structar macroporous an loofah, chaidh cuid den fhoirmle a chaitheamh, agus mar sin cha robh èifeachdas luchdachadh cealla 100%.Gus faighinn thairis air an duilgheadas seo, chaidh cuideam an ullachaidh tioram air an loofah a dhearbhadh agus a dhèanamh àbhaisteach don ullachadh tioram iomraidh.Chaidh smachdan abiotic anns an robh loofah, latex, agus meadhan beathachaidh sterile ullachadh san aon dòigh.
Gus deuchainn gabhail CO2 leth-baidse a dhèanamh, cuir am biocomposite (n = 3) ann an tiùb glainne 50 ml gus am bi aon cheann den biocomposite (às aonais biocoating) ann an conaltradh le 5 ml de mheadhan fàis, a ’leigeil leis a’ bheathachadh a bhith ann. a bhith air a ghiùlan le gnìomh capillary..Tha am botal air a seuladh le corc rubair butyl le trast-thomhas de 20 mm agus air a chriochnachadh le caip alùmanum airgeadach.Aon uair ‘s gu bheil e air a seuladh, cuir a-steach 45 ml de 5% CO2 / èadhar le snàthad sterile ceangailte ri steallaire gas-teann.Bha dùmhlachd cealla an crochaidh smachd (n = 3) co-ionann ri luchd cealla an biocomposite anns a’ mheadhan beathachaidh.Chaidh na deuchainnean a dhèanamh aig 18 ± 2 ° C le photoperiod de 16: 8 agus photoperiod de 30.5 µmol m-2 s-1.Chaidh àite cinn a thoirt air falbh a h-uile dà latha le steallaire gas-teann agus chaidh a sgrùdadh le meatair CO2 le in-ghabhail fo-dhearg GEOTech G100 gus faighinn a-mach an àireamh sa cheud de CO2 a chaidh a ghabhail a-steach.Cuir ris an aon mheud de mheasgachadh gas CO2.
Tha % CO2 Fix air a thomhas mar a leanas: % CO2 Fix = 5% (v/v) - sgrìobh % CO2 (co-aontar 2) far a bheil P = cuideam, V = tomhas-lìonaidh, T = teòthachd, agus R = seasmhach gas air leth.
Chaidh ìrean gabhail CO2 a chaidh aithris airson casg smachd air cyanobacteria agus biocomposites a dhèanamh àbhaisteach gu smachdan neo-bith-eòlasach.Is e an aonad gnìomh de g biomass an ìre de bhith-chonnadh tioram a tha gun ghluasad air an aodach nighe.Tha e air a dhearbhadh le bhith a’ tomhas sampallan loofah ro agus às deidh suidheachadh cealla.A’ toirt cunntas air tomad luchdan cealla (co-ionann ri bith-thomas) le bhith a’ tomhas na h-ullachaidhean fa leth ro agus às deidh tiormachadh agus le bhith a’ tomhas dùmhlachd an ullachaidh cealla (co-aontar 3).Thathas den bheachd gu bheil ullachadh cealla aon-ghnèitheach aig àm socrachadh.
Chaidh Minitab 18 agus Microsoft Excel leis an tuilleadan RealStatistics a chleachdadh airson mion-sgrùdadh staitistigeil.Chaidh riaghailteachd a dhearbhadh le bhith a’ cleachdadh an deuchainn Anderson-Darling, agus chaidh co-ionannachd caochlaidhean a dhearbhadh a’ cleachdadh deuchainn Levene.Chaidh dàta a bha a’ sàsachadh nam barailean sin a mhion-sgrùdadh a’ cleachdadh mion-sgrùdadh dà-shligheach air caochlaidheachd (ANOVA) le deuchainn Tukey mar mhion-sgrùdadh post hoc.Chaidh dàta dà-shligheach nach do choinnich ri barailean riaghailteachd agus eadar-dhealachadh co-ionann a sgrùdadh a’ cleachdadh deuchainn Shirer-Ray-Hara agus an uairsin deuchainn-U Mann-Whitney gus faighinn a-mach brìgh eadar leigheasan.Chaidh modalan measgaichte sreathach coitcheann (GLM) a chleachdadh airson dàta neo-àbhaisteach le trì factaran, far an deach an dàta atharrachadh a’ cleachdadh an Johnson transform63.Chaidh co-dhàimhean mionaid de thoraidhean Pearson a dhèanamh gus measadh a dhèanamh air a’ cheangal eadar dùmhlachd Texanol, teòthachd gluasaid glainne, agus puinnseanta latex agus dàta adhesion.
Ùine puist: Jan-05-2023