Sinh học

San hô in 3D có thể là tương lai của năng lượng sinh học

San hô in 3D có thể là tương lai của năng lượng sinh học


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Với sự nóng lên toàn cầu khiến nhiệt độ nước biển tăng lên, các rạn san hô đang chết dần trên khắp thế giới. Các rạn san hô mỏng manh đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi những thay đổi nhỏ về nhiệt độ và độ mặn trung bình, và khi chúng chết đi, điều này cũng có thể gây ra thảm họa cho nhiều sinh vật biển gọi các rạn san hô là nhà. Điều này đã khiến các nhà nghiên cứu đưa ra nhiều giải pháp khác nhau và một trong những giải pháp hứa hẹn nhất có thể là in các rạn thay thế 3D.

Mặc dù san hô in 3D không thể mang lại san hô sống, nhưng nó có thể giúp hồi sinh một số hệ sinh thái sử dụng các rạn san hô. Nhưng việc sử dụng chính của nó có thể là trong việc phát triển nhiên liệu sinh học biển.

Tầm quan trọng của san hô

San hô là thành phần chính của một số hệ sinh thái biển nhiệt đới. Nếu không có sự hiện diện của chúng, các chuỗi thức ăn trong các hệ thống này sẽ bị phá vỡ. Ví dụ, một số loại vi tảo sống trong mối quan hệ cộng sinh với san hô. San hô tạo bề mặt cho vi tảo phát triển và đổi lại, tảo tạo ra thức ăn cho san hô.

LIÊN QUAN: BẢY BIOFUEL LÀM MÁT MÀ CHÚNG TÔI SỬ DỤNG ĐỂ SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU

Loại vi tảo này cũng là một loại nhiên liệu sinh học giàu năng lượng.

Điều này đã truyền cảm hứng cho Tiến sĩ Daniel Wangpraseurt, thuộc Đại học Cambridge, phát triển một cấu trúc san hô nhân tạo để tảo phát triển, vì vậy nó có thể được thu hoạch để tạo ra nhiên liệu sinh học.

"San hô có hiệu quả cao trong việc thu thập và sử dụng ánh sáng. Trong phòng thí nghiệm của mình, chúng tôi đang tìm kiếm các phương pháp sao chép và bắt chước các chiến lược này từ tự nhiên cho các ứng dụng thương mại.

Đồng nghiên cứu của Tiến sĩ Wangpraseurt, Tiến sĩ Silvia Vignolini, có điều này để nói về dự án:

"Chúng tôi đã phát triển mô và bộ xương san hô nhân tạo với sự kết hợp của gel polyme và hydrogel được pha tạp với vật liệu nano xenlulo để bắt chước các đặc tính quang học của san hô sống. Xenlulo là một chất tạo màng sinh học phong phú; nó rất tốt trong việc tán xạ ánh sáng và chúng tôi đã sử dụng nó để tối ưu hóa việc phân phối ánh sáng vào tảo quang hợp. "

Cả hai nhà nghiên cứu đang cố gắng tối đa hóa tiềm năng phát triển của vi tảo có tên làHọ Marinichlorella kaistiae.Loại tảo đặc biệt này tạo ra các axit béo cực kỳ giàu năng lượng. Tảo phát triển trênHọ Pocilloporidae san hô, vì vậy nhóm đã quét 3D những san hô này để phát triển kế hoạch chi tiết cho các dạng san hô in 3D.

Sự phát triển của san hô nhân tạo

Nói một cách chính xác hơn, hình dạng khum của san hô thu thập và tập trung ánh sáng vào những khu vực tảo phát triển. Đặc biệt, san hô có hiệu quả trong việc tập trung các bước sóng ánh sáng xanh lam và da cam mà tảo cần để quang hợp.

"Bằng cách sao chép microhabitat của vật chủ, chúng tôi cũng có thể sử dụng san hô được in sinh học 3D của mình như một hệ thống mô hình cho sự cộng sinh san hô và tảo, điều này rất cần thiết để hiểu sự phân hủy của cộng sinh trong quá trình suy giảm rạn san hô". Wangpraseurt nói. "Có rất nhiều ứng dụng khác nhau cho công nghệ mới của chúng tôi.

Gần đây chúng tôi đã thành lập một công ty, có tên là mantaz, sử dụng các phương pháp thu hoạch ánh sáng lấy cảm hứng từ san hô để nuôi trồng tảo làm sản phẩm sinh học ở các nước đang phát triển. Chúng tôi hy vọng rằng kỹ thuật của chúng tôi sẽ có thể mở rộng để nó có thể có tác động thực sự đến hệ thống phân hủy tảo và cuối cùng là giảm lượng khí thải nhà kính gây ra cái chết cho rạn san hô. "

Theo ghi nhận của Tiến sĩ Wangpraseurt, sự phát triển của tảo không chỉ tốt cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học mà nó còn là nguồn tiêu thụ khí nhà kính lớn. Việc tìm ra cách để quy mô sản xuất tảo có thể tạo ra một bộ lọc carbon khổng lồ cho các khu vực xung quanh.

Một trong những vấn đề lớn nhất mà các nhà nghiên cứu phải đối mặt là Marinichlorella, vi tảo, chết trong quá trình chuyển chúng từ vật chủ nuôi lên san hô nhân tạo. Tuy nhiên, thông qua một kỹ thuật in sinh học độc đáo, các nhà nghiên cứu đã có thể cấy tảo lên bề mặt của san hô giả mới trong chính quá trình sản xuất.

Một lợi ích khác đối với san hô nhân tạo là chúng cung cấp bề mặt phát triển tốt hơn cho tảo so với san hô thật. Các nhà nghiên cứu đã có thể thiết kế các hình dạng san hô nhân tạo để thu nhận ánh sáng hiệu quả hơn, cung cấp một môi trường giàu photon hơn cho tảo phát triển.

LIÊN QUAN: GIẢI THÍCH SỰ GIẢI PHÓNG SINH HỌC TỪ CÂY VÀO BIOFUELS

Khi so sánh với san hô tự nhiên, cấu trúc san hô mới cho phép vi tảo phát triển 100 lần nhanh hơn, và trong một thảm dày đặc hơn bất kỳ khu vực nào khác nơi chúng được nuôi trồng, cả trong phòng thí nghiệm và biển.

Vấn đề lớn nhất của nhóm lúc này là khả năng mở rộng. Đối với bất kỳ ai quen thuộc với quy trình sản xuất phụ gia, bạn có thể nhận ra rằng đó không phải là hệ thống tốt nhất để sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, trong trường hợp này, nhóm nghiên cứu không có lựa chọn nào khác để sản xuất san hô nhân tạo của mình. Họ hy vọng rằng những cải tiến mới trong không gian sản xuất phụ gia sẽ giúp họ đẩy nhanh hơn nữa quy trình sản xuất của mình.

Nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Nature Communications.


Xem video: Hoá Sinh - Chuyển hoá năng lượng 1 (Tháng Hai 2023).