科学家开发出一种新型“绿色活性涂料”,耐高温、高辐射、高盐浓度环境

2023-11-02 08:22:36 871



「引 言

温室气体的增加以及由此引发的气候危机,促使科学家们在节能减碳方面打破常规思维。

英国萨里大学的研究人员创造了一种含有活体蓝藻的涂料,这种蓝藻能产生氧气并捕捉二氧化碳,还能够抵御极端环境,这意味着新型涂料可以应用于包括外层空间在内的一系列领域,并有望在未来改变建筑和航天领域的规则,推动更多创新和环保的解决方案。蓝绿菌在地球上已存在约21亿年,是目前以来发现到的最早的光合放氧生物,对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。

蓝藻通过光合作用固定二氧化碳,并将其转化为有机化合物,它们生长迅速,在大多数情况下可以进行基因改造。

并且,它们具有出色的耐受力,在高温、高辐射、极端pH值、高盐浓度和干旱等极端条件下,依旧能高效地进行光合作用。

蓝球藻 图/百度百科

英国萨里大学的研究人员将一种名为古巴色球菌(Chroococcidiopsis cubana)的蓝绿菌融合到水性涂料中,创造出一种被称为“绿色活性涂料”的新型涂料。

这项创新的目标是通过利用光合作用来捕获二氧化碳并产生氧气,将其应用于建筑材料中,实现真正的绿色能源涂料。


含有蓝藻(绿色)的生物涂层 图/萨里大学


该研究的通讯作者苏西-辛利-威尔逊(Suzie Hingley-Wilson)说:"随着大气中温室气体(尤其是二氧化碳)的增加,以及人们对全球气温升高导致水资源短缺的担忧,我们需要创新、环保和可持续的材料。机械坚固、即用型生物涂料(或称'活涂料')可以在通常用水密集型的生物反应器工艺中减少耗水量,从而帮助应对这些挑战。"

研究人员在多孔但机械坚硬的涂层中固定具有新陈代谢活性的蓝藻,使其固定碳并产生氧气。他们比较了三种蓝藻,发现 Chroococcidiopsis cubana 的表现最好。C. cubana是一种"嗜极"菌株,这意味着它能承受极端温度和pH值、高浓度盐、干旱环境和辐射。关键词:水性色浆,涂料色浆,纺织色浆,UV,通用色浆,轻防腐色浆,木器漆色浆,乳胶色浆,工业涂料色浆。

研究过程相对简单。研究人员将蓝藻固定在水中的聚合物颗粒制成的生物涂层中,然后将其完全干燥并重新水化。他们发现,与所使用的其他物种相比,Chroococcidiopsis 仍能存活,而且产氧量稳步上升,最高水平达到每天每克生物量产生 0.4 克氧气。对溶解氧进行一个月的连续测量显示,其活性没有下降的迹象。他们估计,每天每克生物质的碳捕获量为 0.31 克二氧化碳。


微观下的蓝绿藻



研究人员说,他们的研究结果表明,嗜极蓝藻是生物涂层和其他生物技术(包括外太空)的理想候选者。

该研究的第一作者西蒙娜-克林斯(Simone Krings)说:"光合蓝藻具有在极端环境中生存的非凡能力,如干旱和高强度紫外线辐射后。这使它们成为火星殖民的潜在候选者。"

未来的研究将集中于优化这种蓝藻菌株作为生物涂层的使用。

该研究发表在《微生物学频谱》(Microbiology Spectrum)杂志上。


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来源:cnBeta


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