Nano-organismele cu consum de lumină consumă dioxid de carbon, creează materiale plastice și combustibili eco-friendly – ScienceDaily


Universitatea din Colorado Cercetătorii din Boulder au dezvoltat organisme nanobio-hibride capabile să utilizeze dioxid de carbon și azot în aer pentru a produce o varietate de materiale plastice și combustibili, un prim pas promițător față de sechestrarea carbonului cu costuri reduse și fabricarea ecologică a produselor chimice.

Prin utilizarea unor puncte cuantice activate la lumină pentru a focaliza enzime particulare în celulele microbiene, cercetătorii au reușit să creeze "fabrici vii" care consumă CO2 și transformă-l în produse utile, cum ar fi plastic biodegradabil, benzină, amoniac și biodiesel.

"Inovatia este un testament al puterii proceselor biochimice", a spus Prashant Nagpal, autorul principal al cercetarii si un profesor asistent la Departamentul de Inginerie Chimica si Biologica al Universitatii CU Boulders. "Uităm la o tehnică care ar putea îmbunătăți CO2 captarea pentru a combate schimbările climatice și, într-o bună zi, chiar să înlocuiască producția de carbon intensivă pentru materialele plastice și combustibili. "

Proiectul a început în 2013, când Nagpal și colegii săi au început să exploreze potențialul larg al punctelor cuantice nanoscopice, care sunt mici semiconductori, similare cu cele utilizate în televizoare. Punctele cuantice pot fi injectate pasiv în celule și sunt concepute să se atașeze și să se auto-asambleze la enzimele dorite și apoi să activeze aceste enzime la comandă utilizând lungimi de undă specifice de lumină.

Nagpal a vrut să vadă dacă punctele cuantice ar putea acționa ca o bujie pentru a arde anumite enzime din celulele microbiene care au mijloacele de a transforma aerul CO2 și azot, dar nu face acest lucru în mod natural din cauza lipsei de fotosinteză.

Prin difuzarea punctelor special adaptate în celulele unor specii microbiene comune găsite în sol, Nagpal și colegii săi au depășit decalajul. Acum, expunerea la chiar cantități mici de lumină solară indirectă ar activa CO-ul microbilor2 apetitului, fără a fi nevoie de nicio sursă de energie sau de alimente pentru a efectua conversiile biochimice intensive.

"Fiecare celular produce milioane de substanțe chimice și am arătat că ar putea depăși randamentul natural al acestora cu aproape 200%", a spus Nagpal.

Microbii, care stau latenți în apă, eliberează produsul rezultat la suprafață, unde pot fi îndepărtați și recoltați pentru a fi fabricați. Diferitele combinații de puncte și lumină produc diferite produse: Lungimile de undă verde determină bacteria să consume azot și să producă amoniac, în timp ce lungimile de undă mai redare fac sărbătoarea microbilor pe CO2 pentru a produce plastic în loc.

Procesul prezintă, de asemenea, semne promițătoare de a putea funcționa la scară. Studiul a constatat că, chiar și atunci când fabricile microbiene au fost activate consecvent timp de ore, au arătat câteva semne de epuizare sau epuizare, ceea ce indică faptul că celulele se pot regenera și, astfel, pot limita nevoia de rotație.

"Am fost foarte surprinși că a funcționat la fel de elegant ca și cum a făcut-o", a spus Nagpal. "Începem doar cu aplicațiile sintetice."

Scenariul ideal futurist, a declarat Nagpal, ar fi să aibă case de o singură familie și întreprinderi să-și conducă CO2 emisiile directe într-un iaz din apropiere, unde microbii le-ar transforma într-un bioplastic. Proprietarii ar fi capabili să vândă produsul rezultat pentru un profit mic, în timp ce, în esență, să-și compenseze propria amprentă de carbon.

"Chiar dacă marjele sunt scăzute și nu pot concura cu petrochimia pe baza costurilor pure, există totuși beneficii sociale pentru a face acest lucru", a spus Nagpal. "Dacă am putea converti chiar și o mică parte din iazurile locale, ar avea un impact semnificativ asupra producției de carbon din orașe. Nu ar cere prea mult oamenilor să pună în aplicare." Mulți deja fac bere acasă, de exemplu, și acest lucru nu este mai complicat. "

Concentrarea acum, a spus el, se va transforma în optimizarea procesului de conversie și aducerea noilor studenți. Nagpal încearcă să transforme proiectul într-un experiment în laboratorul de licență în semestrul de toamnă, finanțat de un grant acordat de CU Boulder Engineering Excellence Fund. Nagpal își acordă creditorii actuali să se abțină de-a lungul timpului de mulți ani.

"A fost o lungă călătorie și munca lor a fost de neprețuit", a spus el. "Cred că aceste rezultate arată că merită."

Noul studiu a fost recent publicat în Jurnalul American Chemical Society și a fost co-autor al lui Yuchen Ding și John Bertram de la CU Boulder; Carrie Eckert de la Laboratorul Național de Energii Regenerabile; și Rajesh Bommareddy, Rajan Patel, Alex Conradie și Samantha Bryan de la Universitatea din Nottingham (Regatul Unit).

.



Cititi mai mult pe sciencedaily.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

%d blogeri au apreciat: