Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.Siz məhdud CSS dəstəyi ilə brauzer versiyasından istifadə edirsiniz.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bundan əlavə, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan göstəririk.
Eyni anda üç slayddan ibarət karuseli göstərir.Eyni anda üç slayd arasında hərəkət etmək üçün Əvvəlki və Sonrakı düymələrindən istifadə edin və ya bir anda üç slayd arasında hərəkət etmək üçün sonundakı sürüşmə düymələrindən istifadə edin.
Karbonun tutulması və saxlanması Paris Sazişinin məqsədlərinə çatmaq üçün vacibdir.Fotosintez karbon tutmaq üçün təbiətin texnologiyasıdır.Likenlərdən ilham alaraq, biz loofa süngərinə tətbiq olunan akril lateks polimerindən istifadə edərək 3D siyanobakteriyaların fotosintetik biokompozitini (yəni likeni təqlid edən) hazırladıq.Biokompozit tərəfindən CO2 udma dərəcəsi 1,57 ± 0,08 q CO2 g-1 biokütlə d-1 idi.Alma dərəcəsi təcrübənin əvvəlində quru biokütlə əsasında qurulur və yeni biokütlə yetişdirmək üçün istifadə edilən CO2, həmçinin karbohidratlar kimi saxlama birləşmələrində olan CO2 daxildir.Bu tutma dərəcələri məhlulla mübarizə tədbirlərindən 14-20 dəfə yüksək idi və potensial olaraq ildə 570 t CO2 t-1 biokütləsini tutmaq üçün genişləndirilə bilər-1, 8-12 GtCO2 çıxarmaqla 5,5-8,17 × 106 hektar torpaqdan istifadəyə bərabərdir. İllik CO2.Bunun əksinə olaraq, karbon tutma və saxlama ilə meşə bioenerjisi 0,4-1,2 × 109 ha təşkil edir.Biokompozit əlavə qida və ya su olmadan 12 həftə funksional olaraq qaldı, bundan sonra təcrübə dayandırıldı.İqlim dəyişikliyi ilə mübarizədə bəşəriyyətin çoxşaxəli texnoloji mövqeyi çərçivəsində dizayn edilmiş və optimallaşdırılmış siyanobakteriya biokompozitləri su, qida maddələri və torpaqdan istifadə itkilərini azaltmaqla yanaşı, CO2-nin atılmasını artırmaq üçün davamlı və genişlənə bilən yerləşdirmə potensialına malikdir.
İqlim dəyişikliyi qlobal biomüxtəliflik, ekosistem sabitliyi və insanlar üçün real təhlükədir.Onun ən pis təsirlərini yumşaltmaq üçün koordinasiya edilmiş və geniş miqyaslı dekarburizasiya proqramlarına ehtiyac var və təbii ki, atmosferdən istixana qazlarının birbaşa çıxarılmasının müəyyən forması tələb olunur.Elektrik enerjisi istehsalının müsbət dekarbonizasiyasına baxmayaraq2,3, tüstü qazlarının tutulması inkişaf etsə də, hazırda atmosfer karbon qazını (CO2)4 azaltmaq üçün iqtisadi cəhətdən dayanıqlı texnoloji həllər mövcud deyil5.Ölçəklənən və praktik mühəndislik həlləri əvəzinə insanlar karbon tutmaq üçün təbii mühəndislərə - fotosintetik orqanizmlərə (fototrof orqanizmlər) müraciət etməlidirlər.Fotosintez təbiətin karbon tutma texnologiyasıdır, lakin onun antropogen karbon zənginləşdirilməsini mənalı zaman miqyasında geri qaytarmaq qabiliyyəti şübhəlidir, fermentlər səmərəsizdir və müvafiq miqyasda yerləşdirmə qabiliyyəti şübhə altındadır.Fototrofiya üçün potensial prospekt, xalis CO21 emissiyalarını azaltmağa kömək edə biləcək mənfi emissiya texnologiyası kimi karbon tutma və saxlama (BECCS) ilə bioenerji üçün ağacları kəsən meşələrin salınmasıdır.Bununla belə, Paris Sazişinin əsas metod kimi BECCS-dən istifadə etməklə 1,5°C temperatur hədəfinə nail olmaq üçün 0,4 - 1,2 × 109 ha lazımdır ki, bu da hazırkı qlobal əkin sahələrinin 25-75%-nə bərabərdir6.Bundan əlavə, CO2 gübrələməsinin qlobal təsiri ilə bağlı qeyri-müəyyənlik meşə plantasiyalarının potensial ümumi səmərəliliyini şübhə altına alır7.Paris Sazişində müəyyən edilmiş temperatur hədəflərinə çatmaq istəyiriksə, hər il 100 saniyəlik GtCO2 istixana qazları (GGR) atmosferdən atılmalıdır.Böyük Britaniyanın Tədqiqat və İnnovasiyalar Departamenti bu yaxınlarda BECCS prosesini qidalandırmaq üçün torf torpaqlarının idarə edilməsi, gücləndirilmiş qaya aşındırması, ağac əkilməsi, biokömür və çoxillik bitkilər daxil olmaqla beş GGR8 layihəsinin maliyyələşdirilməsini elan etdi.Atmosferdən ildə 130 MtCO2-dən çox çıxarılması xərcləri 10-100 ABŞ$/tCO2, torf sahələrinin bərpası üçün ildə 0,2-8,1 MtCO2, süxurların aşındırılması üçün ildə 52-480 ABŞ$/tCO2 və 12-27 MtCO2 təşkil edir. , 0,4-30 USD/il.tCO2, 3,6 MtCO2/il, meşə sahəsində 1% artım, 0,4-30 ABŞ$/tCO2, 6-41 MtCO2/il, biokömür, 140-270 ABŞ$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 istifadə daimi məhsullar üçün BECCS9.
Bu yanaşmaların kombinasiyası potensial olaraq ildə 130 Mt CO2 hədəfinə çata bilər, lakin süxurların aşındırılması və BECCS xərcləri yüksəkdir və biokömür, nisbətən ucuz və torpaqdan istifadə ilə bağlı olmasa da, biokömür istehsalı prosesi üçün xammal tələb edir.bu inkişafı və digər GGR texnologiyalarını tətbiq etmək üçün nömrə təklif edir.
Quruda həll yolları axtarmaq əvəzinə su, xüsusilə mikroyosunlar və siyanobakteriyalar kimi tək hüceyrəli fototrofları axtarın10.Yosunlar (siyanobakteriyalar da daxil olmaqla) dünya biokütləsinin yalnız 1%-ni təşkil etməsinə baxmayaraq, dünya karbon qazının təxminən 50%-ni tutur11.Siyanobakteriyalar təbiətin orijinal biogeomühəndisləridir, oksigenli fotosintez vasitəsilə tənəffüs mübadiləsinin və çoxhüceyrəli həyatın təkamülünün əsasını qoyurlar12.Karbon tutmaq üçün siyanobakteriyalardan istifadə ideyası yeni deyil, lakin fiziki yerləşdirmənin innovativ üsulları bu qədim orqanizmlər üçün yeni üfüqlər açır.
Mikroyosunlar və siyanobakteriyalardan sənaye məqsədləri üçün istifadə edildikdə açıq gölməçələr və fotobioreaktorlar standart aktivlərdir.Bu mədəniyyət sistemləri hüceyrələrin böyümə mühitində sərbəst şəkildə üzdüyü suspenziya mədəniyyətindən istifadə edir14;lakin, gölməçələrin və fotobioreaktorların CO2 kütləsinin zəif ötürülməsi, torpaq və suyun intensiv istifadəsi, bioloji çirklənməyə həssaslıq, yüksək tikinti və istismar xərcləri kimi bir çox çatışmazlıqları var15,16.Süspansiyon kulturalarından istifadə etməyən biofilm bioreaktorları su və məkan baxımından daha qənaətcildir, lakin qurumadan zədələnmə riski altındadır, biofilmin ayrılmasına (və beləliklə də aktiv biokütlənin itirilməsinə) meyllidir və eyni dərəcədə biokirlənməyə meyllidir17.
CO2 udma sürətini artırmaq və məhlul və biofilm reaktorlarını məhdudlaşdıran problemləri həll etmək üçün yeni yanaşmalara ehtiyac var.Belə yanaşmalardan biri likenlərdən ilhamlanan fotosintetik biokompozitlərdir.Likenlər Yer kürəsinin quru ərazisinin təxminən 12%-ni əhatə edən göbələklər və fotobiontlar (mikroyosunlar və/və ya siyanobakteriyalar) kompleksidir18.Göbələklər fotobiotik substratın fiziki dəstəyini, qorunmasını və bərkidilməsini təmin edir, bu da öz növbəsində göbələkləri karbonla təmin edir (artıq fotosintetik məhsullar kimi).Təklif olunan biokompozit “lichen mimetic”dir ki, burada konsentrasiya edilmiş siyanobakteriya populyasiyası daşıyıcı substratda nazik bioqapaq şəklində hərəkətsizləşir.Hüceyrələrə əlavə olaraq, biokaplama göbələyi əvəz edə bilən bir polimer matrisini ehtiva edir.Su əsaslı polimer emulsiyalarına və ya “latekslərə” üstünlük verilir, çünki onlar biouyğundur, davamlıdır, ucuzdur, idarə olunması asan və ticarətdə mövcuddur19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Hüceyrələrin lateks polimerləri ilə fiksasiyasına lateksin tərkibi və filmin əmələ gəlməsi prosesi böyük təsir göstərir.Emulsiya polimerləşməsi sintetik kauçuk, yapışqan örtüklər, mastiklər, beton əlavələri, kağız və tekstil örtükləri və lateks boyaları istehsal etmək üçün istifadə olunan heterojen bir prosesdir27.O, yüksək reaksiya sürəti və monomerə çevrilmə səmərəliliyi, həmçinin məhsula nəzarətin asanlığı kimi digər polimerləşmə üsullarından bir sıra üstünlüklərə malikdir27,28.Monomerlərin seçimi yaranan polimer plyonkasının arzu olunan xassələrindən asılıdır və qarışıq monomer sistemləri (yəni, sopolimerləşmələr) üçün polimerin xassələri nəticədə yaranan polimer materialını təşkil edən monomerlərin müxtəlif nisbətlərini seçməklə dəyişdirilə bilər.Butil akrilat və stirol ən çox yayılmış akril lateks monomerləri arasındadır və burada istifadə olunur.Bundan əlavə, birləşdirici agentlər (məsələn, Texanol) güclü və "davamlı" (birləşən) örtük istehsal etmək üçün polimer lateksin xüsusiyyətlərini dəyişdirə bildikləri zaman vahid film meydana gəlməsini təşviq etmək üçün istifadə olunur.Konsepsiyanı sübut edən ilk araşdırmamızda, lif süngərinə tətbiq olunan ticari lateks boyadan istifadə edərək yüksək səth sahəsi, yüksək məsaməli 3D biokompoziti hazırlanmışdır.Uzun və davamlı manipulyasiyalardan sonra (səkkiz həftə) biokompozit siyanobakteriyaları lif qabığında saxlamaq qabiliyyətini məhdud göstərdi, çünki hüceyrə böyüməsi lateksin struktur bütövlüyünü zəiflətdi.Hazırkı araşdırmada, polimerin deqradasiyasına zərər vermədən karbon tutma tətbiqlərində davamlı istifadə üçün məlum kimyaya malik bir sıra akril lateks polimerlərini inkişaf etdirməyi hədəflədik.Bununla biz sübut edilmiş biokompozitlərlə müqayisədə təkmilləşdirilmiş bioloji performansı və əhəmiyyətli dərəcədə artan mexaniki elastikliyi təmin edən likenəbənzər polimer matriks elementləri yaratmaq qabiliyyətini nümayiş etdirmişik.Əlavə optimallaşdırma karbon tutmaq üçün biokompozitlərin udulmasını sürətləndirəcək, xüsusən də CO2 sekvestrasiyasını artırmaq üçün metabolik cəhətdən dəyişdirilmiş siyanobakteriyalarla birləşdirildikdə.
Üç polimer tərkibli doqquz lateks (H = “sərt”, N = “normal”, S = “yumşaq”) və üç növ Texanol (0, 4, 12% v/v) toksiklik və gərginlik korrelyasiyası üçün sınaqdan keçirilmişdir.Yapışqan.iki siyanobakteriyadan.Lateks növü S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare testi, lateks: DF=2, H=23.157, P=<0.001) və CCAP 1479/1A (ikitərəfli ANOVA, lateks: DF=2, F) əhəmiyyətli dərəcədə təsir etdi. = 103.93, P = < 0.001) (şək. 1a).Teksanolun konsentrasiyası S. elongatus PCC 7942-nin böyüməsinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərmədi, yalnız N-lateks toksik deyildi (Şəkil 1a), 0 N və 4 N isə müvafiq olaraq 26% və 35% artım saxladı (Mann- Whitney U, 0 N vs 4 N: W = 13,50, P = 0,245; 0 N nəzarətə qarşı: W = 25,0, P = 0,061; 4 N nəzarətə qarşı: W = 25,0, P = 0,061) və 12 N müqayisə edilə bilən artımı saxladı bioloji nəzarətə (Mann-Whitney Universiteti, 12 N qarşı nəzarət: W = 17,0, P = 0,885).S. elongatus CCAP 1479/1A üçün həm lateks qarışığı, həm də texanol konsentrasiyası mühüm amillər idi və ikisi arasında əhəmiyyətli qarşılıqlı təsir müşahidə edildi (ikitərəfli ANOVA, lateks: DF=2, F=103.93, P=<0.001, Texanol : DF=2, F=5.96, P=0.01, Lateks*Texanol: DF=4, F=3.41, P=0.03).0 N və bütün "yumşaq" latekslər böyüməyə kömək etdi (Şəkil 1a).Stirol tərkibinin azalması ilə böyümənin yaxşılaşdırılması tendensiyası var.
Siyanobakteriyaların (Synechococcus elongatus PCC 7942 və CCAP 1479/1A) lateks formulalarına toksiklik və yapışma testi, şüşə keçid temperaturu (Tg) ilə əlaqə və toksiklik və yapışma məlumatlarına əsaslanan qərar matrisi.(a) Toksiklik testi süspansiyon kulturalarına nəzarət etmək üçün normallaşdırılmış siyanobakteriyaların artım faizinin ayrı-ayrı qrafiklərindən istifadə etməklə həyata keçirilmişdir.* ilə işarələnmiş müalicələr nəzarətdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.(b) Tg lateksə qarşı siyanobakteriyaların böyüməsi məlumatları (orta ± SD; n = 3).(c) Biokompozit yapışma testindən ayrılan siyanobakteriyaların məcmu sayı.(d) Lateksin Tg ilə müqayisədə yapışma məlumatları (orta ± StDev; n = 3).e Zəhərlilik və yapışma məlumatlarına əsaslanan qərar matrisi.Stirolun butil akrilata nisbəti “sərt” (H) lateks üçün 1:3, “normal” (N) üçün 1:1 və “yumşaq” (S) üçün 3:1-dir.Lateks kodundakı əvvəlki nömrələr Texanolun tərkibinə uyğundur.
Əksər hallarda, artan texanol konsentrasiyası ilə hüceyrə canlılığı azaldı, lakin ştamların heç biri üçün əhəmiyyətli korrelyasiya yox idi (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0,208, P = 0,299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0,127, P = 0,527).Əncirdə.1b hüceyrə böyüməsi ilə şüşə keçid temperaturu (Tg) arasındakı əlaqəni göstərir.Teksanol konsentrasiyası ilə Tg dəyərləri arasında güclü mənfi korrelyasiya var (H-lateks: DF=7, r=-0.989, P=<0.001; N-lateks: DF=7, r=-0.964, P=<0.001 ; S- lateks: DF=7, r=-0,946, P=<0,001).Məlumatlar göstərdi ki, S. elongatus PCC 7942-nin böyüməsi üçün optimal Tg təxminən 17 °C (Şəkil 1b), S. elongatus CCAP 1479/1A isə 0 °C-dən aşağı Tg-yə üstünlük verdi (Şəkil 1b).Yalnız S. elongatus CCAP 1479/1A Tg və toksiklik məlumatları arasında güclü mənfi korrelyasiyaya malik idi (DF=25, r=-0,857, P=<0,001).
Bütün latekslərin yaxşı yapışma yaxınlığı var idi və onların heç biri 72 saatdan sonra hüceyrələrin 1% -dən çoxunu buraxmadı (Şəkil 1c).S. elongatusun iki ştamının lateksləri arasında əhəmiyyətli fərq yox idi (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara testi, Latex*Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Şüa testi).– Dovşan testi, lateks*teksanol, DF=4, H=3,277, P=0,513).Texanol konsentrasiyası artdıqca daha çox hüceyrə sərbəst buraxılır (Şəkil 1c).S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0,660, P=<0,001) ilə müqayisədə (Şəkil 1d).Bundan əlavə, Tg və iki suşun hüceyrə yapışması arasında statistik əlaqə yox idi (PCC 7942: DF = 25, r = 0.301, P = 0.127; CCAP 1479/1A: DF = 25, r = 0.287, P = 0.147).
Hər iki suş üçün "sərt" lateks polimerləri təsirsiz idi.Bunun əksinə olaraq, 4N və 12N S. elongatus PCC 7942-yə qarşı ən yaxşı performans göstərdi, 4S və 12S isə CCAP 1479/1A-ya qarşı ən yaxşı performans göstərdi (Şəkil 1e), baxmayaraq ki, polimer matrisinin daha da optimallaşdırılması üçün açıq yer var.Bu polimerlər CO2-nin yarı-partiyalı xalis tutulma testlərində istifadə edilmişdir.
Fotofiziologiya sulu lateks tərkibində dayandırılmış hüceyrələrdən istifadə edərək 7 gün ərzində izlənildi.Ümumiyyətlə, həm görünən fotosintez sürəti (PS), həm də maksimum PSII kvant məhsuldarlığı (Fv/Fm) zamanla azalır, lakin bu azalma qeyri-bərabərdir və bəzi PS məlumat dəstləri ikifazalı reaksiya göstərir və bu, real vaxt rejimində bərpa olunsa da, qismən cavabı təklif edir. daha qısa PS fəaliyyəti (Şəkil 2a və 3b).İkifazalı Fv/Fm cavabı daha az ifadə edildi (Şəkil 2b və 3b).
(a) Synechococcus elongatus PCC 7942-nin görünən fotosintez sürəti (PS) və (b) maksimum PSII kvant məhsuldarlığı (Fv/Fm) nəzarət asqı kulturaları ilə müqayisədə lateks formulalarına cavab olaraq.Stirolun butil akrilata nisbəti “sərt” (H) lateks üçün 1:3, “normal” (N) üçün 1:1 və “yumşaq” (S) üçün 3:1-dir.Lateks kodundakı əvvəlki nömrələr Texanolun tərkibinə uyğundur.(orta ± standart sapma; n = 3).
(a) Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A-nın görünən fotosintez sürəti (PS) və (b) maksimum PSII kvant məhsuldarlığı (Fv/Fm) nəzarət asqı kulturaları ilə müqayisədə lateks formulalarına cavab olaraq.Stirolun butil akrilata nisbəti “sərt” (H) lateks üçün 1:3, “normal” (N) üçün 1:1 və “yumşaq” (S) üçün 3:1-dir.Lateks kodundakı əvvəlki nömrələr Texanolun tərkibinə uyğundur.(orta ± standart sapma; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 üçün, lateks tərkibi və Texanol konsentrasiyası zamanla PS-yə təsir göstərməmişdir (GLM, Latex*Texanol*Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), baxmayaraq ki, tərkib mühüm amildir ( GLM)., lateks*zaman, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (şək. 2a).Zamanla Texanol konsentrasiyasının əhəmiyyətli təsiri olmadı (GLM, Texanol*time, DF=14, F=1.63, P=0.078).Fv/Fm-ə təsir edən əhəmiyyətli qarşılıqlı təsir olmuşdur (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).Lateks formulyasiyası və Teksanol konsentrasiyası arasındakı qarşılıqlı əlaqə Fv/Fm-ə əhəmiyyətli təsir göstərmişdir (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001).Hər bir parametr zamanla Fv/Fm-ə də təsir edir (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 and Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=< 0.001).Latex 12H, bu polimerin daha zəhərli olduğunu göstərən ən aşağı orta PS və Fv/Fm dəyərlərini saxladı (Şəkil 2b).
S. elongatus CCAP 1479/1A PS əhəmiyyətli dərəcədə fərqli idi (GLM, lateks * Texanol * vaxt, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), Texanol konsentrasiyasından daha çox lateks tərkibi ilə (GLM, Latex * vaxt, DF) =14, F=6,38, P=<0,001, GLM, Teksanol*zaman, DF=14, F=1,26, P=0,239).“Yumşaq” polimerlər 0S və 4S nəzarət asqılarına nisbətən bir qədər yüksək PS performans səviyyəsini qoruyub saxladı (Mann-Whitney U, 0S nəzarətlərə qarşı, W = 686.0, P = 0.044, 4S nəzarətlərə qarşı, W = 713, P = 0.01) və qoruyub saxladı. təkmilləşdirilmiş Fv./Fm (Şəkil 3a) Fotosistem II-yə daha səmərəli nəqli göstərir.CCAP 1479/1A hüceyrələrinin Fv/Fm dəyərləri üçün zamanla əhəmiyyətli lateks fərqi var idi (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (Şəkil 3b).).
Əncirdə.Şəkil 4, hər bir ştam üçün hüceyrə artımının bir funksiyası olaraq 7 gün ərzində orta PS və Fv/Fm-ni göstərir.S. elongatus PCC 7942 aydın nümunəyə malik deyildi (Şəkil 4a və b), lakin CCAP 1479/1A PS (Şəkil 4c) və Fv/Fm (Şəkil 4d) dəyərləri arasında parabolik əlaqəni göstərdi. stirol və butil akrilatın nisbətləri dəyişmə ilə artır.
Lateks preparatlarında Synechococcus longumun böyüməsi və fotofiziologiyası arasında əlaqə.(a) Görünən fotosintetik sürətə (PS), (b) PCC 7942-nin maksimum PSII kvant məhsuldarlığına (Fv/Fm). c PS və d Fv/Fm CCAP 1479/1A-ya qarşı tərtib edilmiş toksiklik məlumatları.Stirolun butil akrilata nisbəti “sərt” (H) lateks üçün 1:3, “normal” (N) üçün 1:1 və “yumşaq” (S) üçün 3:1-dir.Lateks kodundakı əvvəlki nömrələr Texanolun tərkibinə uyğundur.(orta ± standart sapma; n = 3).
Biokompozit PCC 7942 ilk dörd həftə ərzində əhəmiyyətli hüceyrə yuyulması ilə hüceyrə saxlanmasına məhdud təsir göstərdi (Şəkil 5).CO2 qəbulunun ilkin mərhələsindən sonra, 12 N lateks ilə sabitlənmiş hüceyrələr CO2 buraxmağa başladı və bu model 4-cü və 14-cü günlər arasında davam etdi (Şəkil 5b).Bu məlumatlar piqment rənginin dəyişməsi ilə bağlı müşahidələrə uyğundur.18-ci gündən etibarən xalis CO2 qəbulu yenidən başladı. Hüceyrə buraxılmasına baxmayaraq (Şəkil 5a), PCC 7942 12 N biokompoziti cüzi də olsa, 28 gün ərzində nəzarət süspansiyonundan daha çox CO2 topladı (Mann-Whitney U-testi, W = 2275,5; P = 0,066).CO2-nin lateks 12 N və 4 N tərəfindən udulma dərəcəsi d-1 biokütləsinin 0,51 ± 0,34 və 1,18 ± 0,29 q CO2 g-1 təşkil edir.Müalicə və vaxt səviyyələri arasında statistik əhəmiyyətli fərq var idi (Chairer-Ray-Hare testi, müalicə: DF=2, H=70.62, P=<0.001 vaxt: DF=13, H=23.63, P=0.034), lakin bu deyildi.müalicə ilə vaxt arasında əhəmiyyətli əlaqə var idi (Chirer-Ray-Har testi, vaxt*müalicə: DF=26, H=8.70, P=0.999).
4N və 12N lateksdən istifadə edərək Synechococcus elongatus PCC 7942 biokompozitləri üzərində yarım partiyalı CO2 qəbulu testləri.(a) Şəkillərdə hüceyrə buraxılması və piqment rənginin dəyişməsi, həmçinin sınaqdan əvvəl və sonra biokompozitin SEM şəkilləri göstərilir.Ağ nöqtəli xətlər biokompozitdə hüceyrə çökmə yerlərini göstərir.(b) Dörd həftəlik müddət ərzində ümumi xalis CO2 qəbulu.“Normal” (N) lateksin stirol və butil akrilat nisbəti 1:1 təşkil edir.Lateks kodundakı əvvəlki nömrələr Texanolun tərkibinə uyğundur.(orta ± standart sapma; n = 3).
4S və 12S ilə CCAP 1479/1A ştammı üçün hüceyrə saxlama əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmışdır, baxmayaraq ki, piqment zamanla yavaş-yavaş rəngini dəyişmişdir (Şəkil 6a).Biokompozit CCAP 1479/1A əlavə qida əlavələri olmadan CO2-ni tam 84 gün (12 həftə) udur.SEM analizi (Şəkil 6a) kiçik hüceyrə qopmasının vizual müşahidəsini təsdiqlədi.Əvvəlcə hüceyrələr hüceyrə böyüməsinə baxmayaraq bütövlüyünü qoruyan bir lateks örtüklə örtülmüşdür.CO2 udma dərəcəsi nəzarət qrupundan əhəmiyyətli dərəcədə yüksək idi (Şeyrer-Ray-Har testi, müalicə: DF=2; H=240.59; P=<0.001, vaxt: DF=42; H=112; P=<0.001 ) ( Şəkil 6b).12S biokompoziti ən yüksək CO2 qəbuluna nail oldu (gündə 1,57 ± 0,08 q CO2 g-1 biokütləsi), 4S lateksi isə gündə 1,13 ± 0,41 q CO2 g-1 biokütləsi idi, lakin onlar əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənmədi (Mann-Whitney U). . test, W = 1507.50; P = 0.07) və müalicə ilə vaxt arasında əhəmiyyətli qarşılıqlı əlaqə yoxdur (Shirer-Rey-Hara testi, vaxt * müalicə: DF = 82; H = 10.37; P = 1.000).
4N və 12N lateks ilə Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biokompozitlərindən istifadə etməklə CO2-nin yarım lot udma testi.(a) Şəkillərdə hüceyrə buraxılması və piqment rənginin dəyişməsi, həmçinin sınaqdan əvvəl və sonra biokompozitin SEM şəkilləri göstərilir.Ağ nöqtəli xətlər biokompozitdə hüceyrə çökmə yerlərini göstərir.(b) On iki həftəlik dövr ərzində ümumi xalis CO2 qəbulu.“Yumşaq” (S) lateksin stirol və butil akrilat nisbəti 1:1 təşkil edir.Lateks kodundakı əvvəlki nömrələr Texanolun tərkibinə uyğundur.(orta ± standart sapma; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har testi, vaxt*müalicə: DF=4, H=3.243, P=0.518) və ya biokompozit S. elongatus CCAP 1479/1A (iki-ANOVA, vaxt*müalicə: DF=8 , F = 1.79, P = 0.119) (şək. S4).Biokompozit PCC 7942 ən yüksək karbohidrat tərkibinə 2-ci həftədə (4 N = 59,4 ± 22,5 ağırlıq%, 12 N = 67,9 ± 3,3 ağırlıq%), nəzarət suspenziyası isə 4-cü həftədə (nəzarət = 59,6 ± 2,84%) ən yüksək karbohidrat tərkibinə malik idi. w/w).CCAP 1479/1A biokompozitinin ümumi karbohidrat tərkibi, 4-cü həftədə 12S lateksdə bəzi dəyişikliklərlə, sınaq başlanğıcı istisna olmaqla, nəzarət süspansiyonu ilə müqayisə edilə bilər. 4S üçün və 77.1 ± 17.0 wt% 12S üçün.
Biz biouyğunluqdan və ya performansdan ödün vermədən liken mimik biokompozit konsepsiyasının mühüm komponenti kimi nazik təbəqəli lateks polimer örtüklərinin struktur bütövlüyünü artırmaq üçün dizayn imkanlarını nümayiş etdirməyə başladıq.Həqiqətən, əgər hüceyrə böyüməsi ilə bağlı struktur çətinlikləri aradan qaldırılarsa, artıq digər siyanobakteriyalar və mikroyosunların karbon tutma sistemləri ilə müqayisə oluna bilən eksperimental biokompozitlərimiz üzərində əhəmiyyətli performans təkmilləşdirmələri gözləyirik.
Örtüklər toksik olmayan, davamlı olmalı, hüceyrənin uzunmüddətli yapışmasını dəstəkləməli və CO2 kütləsinin səmərəli ötürülməsini və O2-nin deqazasiyasını təşviq etmək üçün məsaməli olmalıdır.Lateks tipli akril polimerləri hazırlamaq asandır və boya, toxuculuq və yapışdırıcı sənayesində geniş istifadə olunur30.Biz siyanobakteriyaları stirol/butil akrilat hissəciklərinin xüsusi nisbəti və müxtəlif konsentrasiyalarda Teksanol ilə polimerləşdirilmiş su əsaslı akril lateks polimer emulsiyası ilə birləşdirdik.Stirol və butil akrilat, fiziki xassələri, xüsusən örtüyün elastikliyini və birləşmə səmərəliliyini (güclü və yüksək yapışan örtük üçün kritik əhəmiyyətə malikdir) idarə edə bilmək üçün seçilmişdir ki, bu da "bərk" və "yumşaq" hissəciklərin aqreqatlarının sintezinə imkan verir.Toksiklik məlumatları göstərir ki, tərkibində yüksək stirol olan “sərt” lateks siyanobakteriyaların sağ qalması üçün əlverişli deyil.Butil akrilatdan fərqli olaraq, stirol yosunlar üçün zəhərli hesab olunur32,33.Siyanobakteriya ştammları lateksə tamamilə fərqli reaksiya verdi və S. elongatus PCC 7942 üçün optimal şüşə keçid temperaturu (Tg) müəyyən edildi, S. elongatus CCAP 1479/1A isə Tg ilə mənfi xətti əlaqə göstərdi.
Qurutma temperaturu davamlı vahid lateks filmi yaratmaq qabiliyyətinə təsir göstərir.Qurutma temperaturu Minimum Film Formalaşdırma Temperaturundan (MFFT) aşağı olarsa, polimer lateks hissəcikləri tam birləşməyəcək və nəticədə yalnız hissəciklərin interfeysində yapışma baş verəcəkdir.Yaranan filmlər zəif yapışma və mexaniki gücə malikdir və hətta toz şəklində ola bilər29.MFFT, monomer tərkibi və Texanol kimi birləşmələrin əlavə edilməsi ilə idarə oluna bilən Tg ilə sıx bağlıdır.Tg, rezin və ya şüşəsi vəziyyətdə ola bilən nəticədə örtüyün bir çox fiziki xüsusiyyətlərini təyin edir34.Flori-Foks tənliyinə35 görə, Tg monomerin növündən və nisbi faiz tərkibindən asılıdır.Birləşən maddənin əlavə edilməsi lateks hissəciklərinin Tg-nin fasilələrlə basdırılması ilə MFFT-ni aşağı sala bilər ki, bu da daha aşağı temperaturda film əmələ gəlməsinə imkan verir, lakin hələ də sərt və güclü örtük əmələ gətirir, çünki birləşən zamanla yavaş-yavaş buxarlanır və ya çıxarılır 36 .
Texanol konsentrasiyasının artırılması, qurutma zamanı hissəciklər tərəfindən udulması səbəbindən polimer hissəciklərini yumşaltmaqla (Tg-ni azaltmaqla) film əmələ gəlməsini təşviq edir, bununla da yapışqan filmin gücünü və hüceyrə yapışmasını artırır.Biokompozit ətraf mühitin temperaturunda (~18-20°C) qurudulduğuna görə, “sərt” lateksin Tg (30-55°C) qurutma temperaturundan yüksəkdir, yəni hissəciklərin birləşməsi optimal olmaya bilər, nəticədə Vitreus, zəif mexaniki və yapışqan xassələri, məhdud elastikliyi və diffuziyası30 olaraq qalan B filmləri son nəticədə daha çox hüceyrə itkisinə səbəb olur.“Normal” və “yumşaq” polimerlərdən film əmələ gəlməsi polimer filmin Tg-də və ya aşağıda baş verir və film əmələ gəlməsi təkmil birləşmə ilə yaxşılaşdırılır, nəticədə təkmilləşdirilmiş mexaniki, yapışdırıcı və yapışdırıcı xassələrə malik davamlı polimer filmlər yaranır.Tg-nin ətraf mühitin temperaturu 30-a yaxın (“normal” qarışıq: 12 ilə 20 ºC) və ya daha aşağı (“yumşaq” qarışıq: -21 ilə -13 °C) olması səbəbindən yaranan film CO2 tutma təcrübələri zamanı rezin kimi qalacaq.“Sərt” lateks (3,4 ilə 2,9 kqf mm–1) “normal” lateksdən (1,0 ilə 0,9 kqf mm–1) üç dəfə daha sərtdir."Yumşaq" latekslərin sərtliyi otaq temperaturunda həddindən artıq rezinlik və yapışqanlıq səbəbindən mikrosərtliklə ölçülə bilməz.Səth yükü də yapışma yaxınlığına təsir edə bilər, lakin mənalı məlumat vermək üçün daha çox məlumat tələb olunur.Bununla belə, bütün latekslər hüceyrələri effektiv şəkildə saxlayaraq, 1% -dən azını buraxdı.
Fotosintezin məhsuldarlığı zamanla azalır.Polistirolun təsiri membranın pozulmasına və oksidləşdirici stresə səbəb olur38,39,40,41.0S və 4S-ə məruz qalan S. elongatus CCAP 1479/1A-nın Fv/Fm dəyərləri asqı nəzarəti ilə müqayisədə demək olar ki, iki dəfə yüksək idi, bu, 4S biokompozitinin CO2 udma dərəcəsi ilə yaxşı uyğunlaşır. aşağı orta PS dəyərləri.dəyərlər.Daha yüksək Fv/Fm dəyərləri göstərir ki, PSII-yə elektron nəqli daha çox foton 42 çatdıra bilər ki, bu da daha yüksək CO2 fiksasiya dərəcələri ilə nəticələnə bilər.Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, fotofizioloji məlumatlar sulu lateks məhlullarında dayandırılmış hüceyrələrdən əldə edilmişdir və onlar mütləq yetkin biokompozitlərlə birbaşa müqayisə edilə bilməz.
Lateks işıq və/və ya qaz mübadiləsinə maneə yaradırsa, nəticədə işıq və CO2 məhdudlaşdırılırsa, bu, hüceyrə stressinə səbəb ola bilər və performansını azalda bilər və O2 buraxılmasına təsir edərsə, fotonəfəs39.Qurudulmuş örtüklərin işıq ötürülməsi qiymətləndirilmişdir: "sərt" lateks 440 və 480 nm arasında işıq ötürülməsində bir qədər azalma göstərdi (yaxşılaşdırılmış film birləşməsinə görə Texanol konsentrasiyasını artırmaqla qismən yaxşılaşdırıldı), "yumşaq" və "müntəzəm" ” lateks işığın ötürülməsində bir qədər azalma göstərdi.nəzərəçarpacaq itki yoxdur.Təhlillər, eləcə də bütün inkubasiyalar aşağı işıq intensivliyində (30,5 µmol m-2 s-1) aparılmışdır, buna görə də polimer matrisi ilə bağlı istənilən fotosintetik aktiv şüalanma kompensasiya olunacaq və hətta fotoinhibisiyanın qarşısını almaqda faydalı ola bilər.zədələnmiş işıq intensivliyində.
Biokompozit CCAP 1479/1A tədqiqatın əsas məqsədi olan qida maddələrinin dövriyyəsi və ya əhəmiyyətli biokütlə itkisi olmadan 84 günlük sınaq müddətində fəaliyyət göstərmişdir.Hüceyrə depiqmentasiyası uzun müddətli sağ qalma (istirahət vəziyyəti) əldə etmək üçün azot aclığına cavab olaraq xloroz prosesi ilə əlaqələndirilə bilər ki, bu da kifayət qədər azot yığılmasına nail olduqdan sonra hüceyrələrin böyüməsini bərpa etməyə kömək edə bilər.SEM şəkilləri hüceyrələrin hüceyrə bölünməsinə baxmayaraq örtünün içərisində qaldığını təsdiqlədi, “yumşaq” lateksin elastikliyini nümayiş etdirdi və beləliklə, eksperimental versiya üzərində açıq üstünlük nümayiş etdirdi.“Yumşaq” lateksin tərkibində təxminən 70% butil akrilat (çəki ilə) var ki, bu da quruduqdan sonra çevik örtük üçün göstərilən konsentrasiyadan xeyli yüksəkdir44.
CO2-nin xalis qəbulu nəzarət asqısından əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olmuşdur (S. elongatus CCAP 1479/1A və PCC 7942 üçün müvafiq olaraq 14-20 və 3-8 dəfə yüksəkdir).Əvvəllər CO2 kütləsinin ötürülməsi modelindən istifadə edərək yüksək CO2 qəbulunun əsas sürücüsünün biokompozit31 səthində kəskin CO2 konsentrasiyası qradiyenti olduğunu və biokompozitin performansının kütlə ötürülməsinə müqavimətlə məhdudlaşdırıla biləcəyini göstərmək üçün istifadə etdik.Bu problem örtüyün məsaməliliyini və keçiriciliyini artırmaq üçün toksik olmayan, film əmələ gətirməyən inqrediyentləri lateksə daxil etməklə aradan qaldırıla bilər26, lakin hüceyrənin saxlanması təhlükə altına düşə bilər, çünki bu strategiya qaçılmaz olaraq daha zəif təbəqə ilə nəticələnəcək20.Kimyəvi tərkibi polimerləşmə zamanı məsaməliliyi artırmaq üçün dəyişdirilə bilər ki, bu, xüsusilə sənaye istehsalı və miqyaslılıq baxımından ən yaxşı variantdır45.
Mikroyosunlardan və siyanobakteriyalardan biokompozitlərdən istifadə edilən son tədqiqatlarla müqayisədə yeni biokompozitin performansı hüceyrə yükləmə sürətinin tənzimlənməsində üstünlüklər göstərdi (Cədvəl 1)21,46 və daha uzun analiz vaxtları (15 saata qarşı 84 gün46 və 3 həftə21).
Hüceyrələrdə karbohidratların həcmli tərkibi siyanobakteriyalardan istifadə edilən digər tədqiqatlarla müsbət müqayisə olunur47,48,49,50 və BECCS fermentasiya prosesləri49,51 və ya bioloji parçalana bilən maddələrin istehsalı kimi karbon tutma və istifadə/bərpa tətbiqləri üçün potensial meyar kimi istifadə olunur. bioplastiklər52.Bu tədqiqatın əsaslandırılmasının bir hissəsi kimi, biz hesab edirik ki, hətta BECCS mənfi emissiyalar konsepsiyasında nəzərə alınan meşələrin salınması iqlim dəyişikliyi üçün panacea deyil və dünyanın əkin sahələrinin həyəcan verici bir hissəsini istehlak edir6.Düşüncə təcrübəsi olaraq, qlobal temperatur artımını 1,5°C53 (ildə təxminən 8-12 GtCO2) ilə məhdudlaşdırmaq üçün 2100-cü ilə qədər 640 ilə 950 GtCO2 arasında atmosferdən çıxarılmalı olduğu təxmin edilirdi.Buna daha yaxşı performans göstərən biokompozitlə (ildə 574,08 ± 30,19 t CO2 t-1 biokütləsi-1) nail olmaq üçün həcmin 5,5 × 1010-dan 8,2 × 1010 m3-ə (müqayisə edilə bilən fotosintetik səmərəliliklə) 1926 milyard litrdən 2 litrə qədər genişləndirilməsi tələb olunur. polimer.1 m3 biokompozitin 1 m2 torpaq sahəsini tutduğunu fərz etsək, hədəflənmiş illik ümumi CO2-ni udmaq üçün tələb olunan sahə 5,5 ilə 8,17 milyon hektar arasında olacaq ki, bu da Azərbaycanda torpaqların yaşaması üçün yararlı olanın 0,18-0,27%-nə bərabərdir. tropiklər və torpaq sahəsini azaldır.BECCS ehtiyacı 98-99%.Qeyd etmək lazımdır ki, nəzəri tutma nisbəti aşağı işıqda qeydə alınan CO2-nin udulmasına əsaslanır.Biokompozit daha sıx təbii işığa məruz qalan kimi CO2 udma sürəti artır, torpaq tələbatını daha da azaldır və tərəzi biokompozit konsepsiyasına doğru irəliləyir.Bununla belə, daimi arxa işığın intensivliyi və müddəti üçün icra ekvatorda olmalıdır.
CO2 gübrələməsinin qlobal təsiri, yəni CO2 əlçatanlığının artması nəticəsində bitki örtüyünün məhsuldarlığının artması, çox güman ki, əsas torpaq qida maddələrində (N və P) və su ehtiyatlarında7 dəyişikliklərlə əlaqədar olaraq əksər torpaq sahələrində azalmışdır.Bu o deməkdir ki, havada CO2 konsentrasiyasının yüksəlməsinə baxmayaraq, yerüstü fotosintez CO2 qəbulunun artmasına səbəb ola bilməz.Bu kontekstdə, BECCS kimi yer əsaslı iqlim dəyişikliyinin azaldılması strategiyalarının uğur qazanma ehtimalı daha da azdır.Bu qlobal fenomen təsdiqlənərsə, likendən ilham alan biokompozitimiz təkhüceyrəli su fotosintetik mikroblarını "torpaq agentlərinə" çevirən əsas aktiv ola bilər.Əksər yerüstü bitkilər CO2-ni C3 fotosintezi vasitəsilə düzəldir, C4 bitkiləri isə daha isti, daha quru yaşayış yerləri üçün daha əlverişlidir və daha yüksək CO254 qismən təzyiqlərində daha səmərəlidir.Siyanobakteriyalar C3 bitkilərində azalmış karbon dioksid məruz qalması ilə bağlı həyəcan verici proqnozları kompensasiya edə biləcək alternativ təklif edir.Sianobakteriyalar CO2-nin daha yüksək qismən təzyiqlərinin ətrafdakı karboksisomlarda ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksigenaz (RuBisCo) tərəfindən təqdim edildiyi və saxlanıldığı səmərəli karbon zənginləşdirmə mexanizmini inkişaf etdirərək fototənəffüs məhdudiyyətlərini dəf etdilər.Əgər siyanobakteriyaların biokompozitlərinin istehsalı artırıla bilərsə, bu, iqlim dəyişikliyi ilə mübarizədə bəşəriyyət üçün mühüm silaha çevrilə bilər.
Biokompozitlər (lichen mimikaları) adi mikroyosunlar və siyanobakteriyaların suspenziya kulturları ilə müqayisədə aydın üstünlüklər təklif edir, daha yüksək CO2 qəbulunu təmin edir, çirklənmə risklərini minimuma endirir və CO2-nin rəqabətə davamlı qarşısının alınmasını vəd edir.Xərclər torpaq, su və qida maddələrindən istifadəni əhəmiyyətli dərəcədə azaldır56.Bu tədqiqat yüksək performanslı biouyğun lateksin işlənib hazırlanmasının və istehsalının mümkünlüyünü nümayiş etdirir ki, bu da lif qabığı süngəri ilə namizəd substrat kimi birləşdirildikdə, hüceyrə itkisini minimuma endirməklə yanaşı, aylarla cərrahi əməliyyatlar zamanı səmərəli və effektiv CO2 udulmasını təmin edə bilər.Biokompozitlər nəzəri olaraq ildə təxminən 570 t CO2 t-1 biokütlə tuta bilər və iqlim dəyişikliyinə cavab olaraq BECCS meşəsalma strategiyalarından daha vacib olduğunu sübut edə bilər.Polimer tərkibinin daha da optimallaşdırılması, daha yüksək işıq intensivliyində sınaqların aparılması və mükəmməl metabolik mühəndislik ilə birlikdə təbiətin orijinal biogeomühəndisləri bir daha köməyə gələ bilərlər.
Akrilik lateks polimerləri stirol monomerləri, butil akrilat və akril turşusunun qarışığından istifadə edilərək hazırlanmış və pH 0,1 M natrium hidroksid ilə 7-yə düzəldilmişdir (cədvəl 2).Stirol və butil akrilat polimer zəncirlərinin əsas hissəsini təşkil edir, akril turşusu isə lateks hissəciklərini suspenziyada saxlamağa kömək edir57.Lateksin struktur xassələri müvafiq olaraq “bərk” və “yumşaq” xassələri təmin edən stirol və butil akrilatın nisbətinin dəyişdirilməsi ilə idarə olunan şüşə keçid temperaturu (Tg) ilə müəyyən edilir58.Tipik akril lateks polimeri 50:50 stirol:butil akrilat 30-dur, buna görə də bu işdə bu nisbətə malik lateks “normal” lateks, daha yüksək stirol tərkibli lateks isə daha az stirol tərkibli lateks adlandırılmışdır. .“yumşaq”ı “sərt” kimi adlandırırlar.
30 monomer damcısını sabitləşdirmək üçün distillə edilmiş su (174 q), natrium bikarbonat (0,5 q) və Rhodapex Ab/20 səthi aktiv maddədən (30,92 q) (Solvay) istifadə edərək ilkin emulsiya hazırlanmışdır.Şpris pompası olan şüşə şprisdən (Science Glass Engineering) istifadə edərək, Cədvəl 2-də sadalanan stirol, butil akrilat və akril turşusu olan ikinci dərəcəli alikot 4 saat ərzində əsas emulsiyaya 100 ml h-1 nisbətində damcıla əlavə edildi (Cole) -Palmer, Mount Vernon, İllinoys).dH2O və ammonium persulfat (100 ml, 3% w/w) istifadə edərək polimerləşmə təşəbbüskarının 59 məhlulunu hazırlayın.
Tərkibində dH2O (206 q), natrium bikarbonat (1 q) və Rhodapex Ab/20 (4,42 q) olan məhlulu paslanmayan polad pervane ilə üst qarışdırıcıdan (Heidolph Hei-TORQUE dəyəri 100) istifadə edərək qarışdırın və 82°C-ə qədər qızdırın. VWR Scientific 1137P qızdırılan su hamamında su gödəkçəli gəmi.Monomerin (28,21 q) və başlatıcının (20,60 q) azaldılmış çəkisi məhlulu gödəkçəli qaba damcı-damcı əlavə edildi və 20 dəqiqə qarışdırıldı.Qalan monomer (150 ml h-1) və təşəbbüskar (27 ml h-1) məhlullarını bir konteynerdə müvafiq olaraq 10 ml şpris və 100 ml istifadə edərək 5 saat ərzində su gödəkçəsinə əlavə olunana qədər süspansiyonda saxlamaq üçün diqqətlə qarışdırın. .şpris pompası ilə tamamlanır.Qarışdırıcının sürəti məhlulun saxlanmasını təmin etmək üçün məhlulun həcminin artması hesabına artırıldı.Təşəbbüskar və emulsiya əlavə edildikdən sonra reaksiya temperaturu 85°C-ə qaldırıldı, 30 dəqiqə ərzində 450 rpm-də yaxşıca qarışdırıldı, sonra 65°C-ə qədər soyudu.Soyuduqdan sonra lateksə iki yerdəyişmə məhlulu əlavə edildi: tert-butil hidroperoksid (t-BHP) (suda 70%) (5 q, çəki ilə 14%) və izoaskorbin turşusu (5 q, çəki ilə 10%)..Damla t-BHP əlavə edin və 20 dəqiqə buraxın.Daha sonra bir şpris pompasından istifadə edərək 10 ml şprisdən 4 ml/saat sürətlə eritorbin turşusu əlavə edildi.Sonra lateks məhlulu otaq temperaturuna qədər soyudulur və 0,1M natrium hidroksid ilə pH 7-yə düzəldilir.
2,2,4-Trimetil-1,3-pentandiol monoizobutirat (Texanol) - lateks boyalar üçün aşağı toksikliyi olan bioloji parçalana bilən birləşmə 37,60 - üç həcmdə bir şpris və nasosla əlavə edildi (0, 4, 12% v/v) qurutma zamanı film əmələ gəlməsini asanlaşdırmaq üçün lateks qarışığı üçün birləşdirici agent kimi37.Lateks bərk maddələrin faizi əvvəlcədən çəkilmiş alüminium folqa qapaqlarına hər bir polimerdən 100 µl yerləşdirmək və sobada 100°C-də 24 saat qurutmaqla müəyyən edilmişdir.
İşığın ötürülməsi üçün hər bir lateks qarışığı 100 µm filmlər yaratmaq üçün kalibrlənmiş paslanmayan polad damcı kubdan istifadə edərək mikroskop slaydına tətbiq olundu və 48 saat ərzində 20°C-də qurudulub.İşığın ötürülməsi (fotosintetik cəhətdən aktiv şüalanmaya yönəldilmiş, λ 400-700 nm) 30 Vt flüoresan lampadan (Sylvania Luxline Plus, n = 6) 35 sm məsafədə sensoru olan ILT950 SpectriLight spektroradiometrində ölçüldü - burada işıq mənbə siyanobakteriyalar və orqanizmlər idi Kompozit materiallar qorunub saxlanılır.SpectrILight III proqram versiyası 3.5 λ 400-700 nm61 diapazonunda işıqlandırma və ötürülməni qeyd etmək üçün istifadə edilmişdir.Bütün nümunələr sensorun üstünə yerləşdirildi və nəzarət elementləri kimi örtülməmiş şüşə slaydlardan istifadə edildi.
Lateks nümunələri bir silikon çörək qabına əlavə edildi və sərtlik üçün sınaqdan keçirilməzdən əvvəl 24 saat qurumağa icazə verildi.Qurudulmuş lateks nümunəsini x10 mikroskop altında polad qapağa qoyun.Fokuslandıqdan sonra nümunələr Buehler Micromet II mikrosərtlik test cihazında qiymətləndirilib.Nümunə 100-dən 200 qrama qədər qüvvəyə məruz qaldı və nümunədə almaz çuxurunu yaratmaq üçün yükləmə müddəti 7 saniyəyə təyin edildi.Çap əlavə forma ölçmə proqramı ilə Bruker Alicona × 10 mikroskop obyektivindən istifadə edərək təhlil edilmişdir.Hər bir lateksin sərtliyini hesablamaq üçün Vickers sərtlik düsturu (Tənlik 1) istifadə edilmişdir, burada HV Vickers sayı, F tətbiq olunan qüvvə və d lateksin hündürlüyü və enindən hesablanmış girinti diaqonallarının ortasıdır.abzas dəyəri.“Yumşaq” lateks, girinti testi zamanı yapışma və uzanma səbəbindən ölçülə bilməz.
Lateks tərkibinin şüşə keçid temperaturunu (Tg) müəyyən etmək üçün polimer nümunələri silikagel qablarına qoyulmuş, 24 saat qurudularaq 0,005 q-a qədər çəkilmiş və nümunə qablarına yerləşdirilmişdir.Qabın qapağı bağlandı və diferensial skan edən kolorimetrə yerləşdirildi (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, Pyris məlumat analizi proqramı)62.İstilik axını üsulu, istiliyi ölçmək üçün quraşdırılmış temperatur zondu ilə eyni sobaya istinad fincanları və nümunə fincanlarını yerləşdirmək üçün istifadə olunur.Ardıcıl əyri yaratmaq üçün cəmi iki rampadan istifadə edilmişdir.Nümunə üsulu dəqiqədə 20 ° C sürətlə -20 ° C-dən 180 ° C-yə qədər dəfələrlə qaldırıldı.Hər bir başlanğıc və bitmə nöqtəsi temperaturun gecikməsini nəzərə almaq üçün 1 dəqiqə saxlanılır.
Biokompozitin CO2-ni udmaq qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün nümunələr əvvəlki araşdırmamızda olduğu kimi hazırlanmış və sınaqdan keçirilmişdir31.Qurudulmuş və avtoklavlanmış paltar təxminən 1 × 1 × 5 sm zolaqlara kəsilmiş və çəkilmişdir.Təxminən 1 × 1 × 3 sm əhatə edən hər bir siyanobakteriya ştammının ən təsirli iki bio-örtüğünün 600 µl-ni hər bir lüfə zolağının bir ucuna tətbiq edin və qaranlıqda 20°C-də 24 saat qurudun.Lif qabığının makroməsaməli strukturuna görə formulun bir hissəsi israf edildi, buna görə də hüceyrə yükləmə effektivliyi 100% deyildi.Bu problemi aradan qaldırmaq üçün lif qabığındakı quru preparatın çəkisi müəyyən edilmiş və referans quru preparata uyğunlaşdırılmışdır.Lif qabı, lateks və steril qida mühitindən ibarət olan abiotik nəzarətlər oxşar şəkildə hazırlanmışdır.
Yarım partiyalı CO2 qəbulu testini yerinə yetirmək üçün biokompoziti (n = 3) 50 ml şüşə boruya elə yerləşdirin ki, biokompozitin bir ucu (bioloji örtük olmadan) 5 ml böyümə mühiti ilə təmasda olsun və qida maddəsinin kapilyar hərəkətlə daşınmalıdır..Şüşə 20 mm diametrli butil rezin mantarla bağlanır və gümüşü alüminium qapaq ilə bükülür.Möhürləndikdən sonra qaz keçirməyən şprisə bərkidilmiş steril iynə ilə 45 ml 5% CO2/hava yeridin.Nəzarət suspenziyasının hüceyrə sıxlığı (n = 3) qida mühitində biokompozitin hüceyrə yükünə bərabər idi.Sınaqlar 16:8 fotoperiodu və 30,5 µmol m-2 s-1 fotoperiodu ilə 18 ± 2 °C temperaturda aparılmışdır.Baş boşluğu qaz keçirməyən şpris ilə hər iki gündən bir çıxarıldı və udulmuş CO2 faizini müəyyən etmək üçün infraqırmızı udma GEOTech G100 ilə CO2 sayğacı ilə təhlil edildi.Eyni həcmdə CO2 qaz qarışığı əlavə edin.
% CO2 Fix aşağıdakı kimi hesablanır: % CO2 Fix = 5% (v/v) – %CO2 (tənlik 2) yazın, burada P = təzyiq, V = həcm, T = temperatur və R = ideal qaz sabiti.
Siyanobakteriyaların və biokompozitlərin nəzarət suspenziyaları üçün bildirilmiş CO2 udma dərəcələri bioloji olmayan nəzarət üçün normallaşdırıldı.g biokütləsinin funksional vahidi yuyucu parça üzərində hərəkətsizləşdirilmiş quru biokütlənin miqdarıdır.Hüceyrə fiksasiyasından əvvəl və sonra lif qabığı nümunələrinin çəkilməsi ilə müəyyən edilir.Qurutmadan əvvəl və sonra preparatların ayrı-ayrılıqda çəkilməsi və hüceyrə preparatının sıxlığının hesablanması yolu ilə hüceyrə yük kütləsinin (biokütlə ekvivalenti) uçotu (tənlik 3).Hüceyrə preparatlarının fiksasiya zamanı homojen olduğu qəbul edilir.
Statistik təhlil üçün Minitab 18 və RealStatistics əlavəsi olan Microsoft Excel proqramlarından istifadə edilmişdir.Normallıq Anderson-Darling testindən, dispersiyaların bərabərliyi isə Levene testindən istifadə edilərək yoxlanılıb.Bu fərziyyələri təmin edən məlumatlar post hoc analiz kimi Tukey testi ilə ikitərəfli dispersiya təhlilindən (ANOVA) istifadə etməklə təhlil edilmişdir.Normallıq və bərabər dispersiya fərziyyələrinə cavab verməyən ikitərəfli məlumatlar Shirer-Ray-Hara testindən və sonra Mann-Whitney U-testindən istifadə edərək müalicələr arasındakı əhəmiyyəti müəyyən etmək üçün təhlil edildi.Ümumiləşdirilmiş xətti qarışıq (GLM) modelləri qeyri-normal məlumatlar üçün üç faktorla istifadə edilmişdir, burada verilənlər Johnson transformasiyasından istifadə edərək transformasiya edilmişdir63.Texanol konsentrasiyası, şüşə keçid temperaturu və lateks toksikliyi və yapışma məlumatları arasındakı əlaqəni qiymətləndirmək üçün Pearson məhsullarının moment korrelyasiyaları aparılmışdır.
Göndərmə vaxtı: 05 yanvar 2023-cü il