Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt.Olyan böngészőverziót használ, amely korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Ezenkívül a folyamatos támogatás érdekében stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
Egyszerre három diából álló körhinta jeleníti meg.Az Előző és a Következő gombokkal egyszerre három dián lépkedhet, vagy a végén lévő csúszkagombokkal egyszerre három dián.
A szén-dioxid-leválasztás és -tárolás elengedhetetlen a Párizsi Megállapodás céljainak eléréséhez.A fotoszintézis a természet technológiája a szén megkötésére.A zuzmókból ihletet merítve 3D cianobaktérium fotoszintetikus biokompozitot (azaz zuzmót utánzó) fejlesztettünk ki akril latex polimer felhasználásával, amelyet luffaszivacsra vittünk fel.A biokompozit CO2 felvételének sebessége 1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 biomassza d-1 volt.A felvételi arány a kísérlet elején a száraz biomasszán alapul, és magában foglalja az új biomassza termesztésére használt CO2-t, valamint a tárolóvegyületekben, például szénhidrátokban található CO2-t.Ezek a felvételi arányok 14-20-szor magasabbak voltak, mint a hígtrágya-szabályozási intézkedések, és potenciálisan növelhetőek 570 t CO2 t-1 biomassza megkötésére évente-1, ami 5,5-8,17 × 106 hektár földhasználatnak felel meg, 8-12 GtCO2 eltávolításával. CO2 évente.Ezzel szemben az erdei bioenergia szén-dioxid leválasztással és tárolással 0,4–1,2 × 109 ha.A biokompozit 12 hétig működőképes maradt további tápanyag és víz nélkül, majd a kísérletet leállítottuk.Az emberiség éghajlatváltozás elleni küzdelemmel kapcsolatos sokrétű technológiai álláspontján belül a megtervezett és optimalizált cianobaktérium-biokompozitok fenntartható és méretezhető alkalmazási lehetőséget rejtenek magukban a CO2-eltávolítás növelése érdekében, miközben csökkentik a víz-, tápanyag- és földhasználati veszteségeket.
Az éghajlatváltozás valódi veszélyt jelent a globális biológiai sokféleségre, az ökoszisztémák stabilitására és az emberekre nézve.A legrosszabb hatások mérséklése érdekében összehangolt és nagyszabású szénmentesítési programokra van szükség, és természetesen szükség van az üvegházhatású gázok légkörből való közvetlen eltávolítására is.A villamosenergia-termelés pozitív dekarbonizációja ellenére2,3 jelenleg nincsenek gazdaságilag fenntartható technológiai megoldások a légköri szén-dioxid (CO2)4 csökkentésére, bár a füstgázok elkülönítése halad5.A skálázható és praktikus mérnöki megoldások helyett a természetes mérnökökhöz kell fordulniuk szén-dioxid-lekötéssel – fotoszintetikus szervezetekhez (fototróf szervezetekhez).A fotoszintézis a természet szénmegkötő technológiája, de megkérdőjelezhető annak képessége, hogy értelmes időskálán megfordítsa az antropogén széndúsulást, az enzimek nem hatékonyak, és megkérdőjelezhető a megfelelő léptékű telepítési képessége.A fototrófia egyik lehetséges útja az erdősítés, amely a szén-dioxid-leválasztás és -tárolás (BECCS) segítségével bioenergia-termelés céljából fákat vág ki, mint negatív kibocsátású technológiát, amely segíthet csökkenteni a nettó CO21-kibocsátást.A Párizsi Megállapodás 1,5°C-os hőmérsékleti céljának eléréséhez azonban a BECCS fő módszerrel történő eléréséhez 0,4–1,2 × 109 ha területre lenne szükség, ami a jelenlegi globális szántóterület 25–75%-ának felel meg6.Ezenkívül a CO2-műtrágyázás globális hatásaival kapcsolatos bizonytalanság megkérdőjelezi az erdőültetvények potenciális általános hatékonyságát7.Ha el akarjuk érni a Párizsi Megállapodásban meghatározott hőmérsékleti célokat, évente 100 másodpercnyi GtCO2 üvegházhatású gázt (GGR) kell eltávolítani a légkörből.Az Egyesült Királyság Kutatási és Innovációs Minisztériuma a közelmúltban bejelentette öt GGR8 projekt finanszírozását, beleértve a tőzeglápok kezelését, a fokozott sziklamállást, a faültetést, a bioszén és évelő növényeket a BECCS-eljárás táplálására.A több mint 130 MtCO2 légkörből történő eltávolításának költsége évente 10-100 USD/tCO2, évi 0,2-8,1 MtCO2 a tőzegláp helyreállítása, 52-480 USD/tCO2 és 12-27 MtCO2 évente a kőzetek mállása. , 0,4-30 USD/év.tCO2, 3,6 MtCO2/év, 1%-os erdőterület-növekedés, 0,4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/év, bioszén, 140-270 US$/tCO2, 20-70 Mt CO2 évente állandó növénykultúrák esetén BECCS9.
E megközelítések kombinációja potenciálisan elérheti a 130 Mt CO2/év célt, de a kőzetmállás és a BECCS költségei magasak, és a bioszén, bár viszonylag olcsó és nem a földhasználathoz kapcsolódik, alapanyagot igényel a bioszén előállítási folyamatához.ezt a fejlesztést és számot kínálja más GGR-technológiák telepítéséhez.
Ahelyett, hogy szárazföldi megoldásokat keresne, keresse a vizet, különösen az egysejtű fototrófokat, például a mikroalgákat és a cianobaktériumokat10.Az algák (beleértve a cianobaktériumokat is) megkötik a világ szén-dioxidjának körülbelül 50%-át, bár a világ biomasszájának csak 1%-át teszik ki11.A cianobaktériumok a természet eredeti biogeomérnökei, amelyek az oxigénes fotoszintézis révén megalapozzák a légúti anyagcserét és a többsejtű élet kialakulását12.A cianobaktériumok szén megkötésére való felhasználásának ötlete nem új, de a fizikai elhelyezés innovatív módszerei új távlatokat nyitnak meg ezeknek az ősi szervezeteknek.
A mikroalgák és cianobaktériumok ipari célokra történő felhasználása esetén a nyílt tavak és a fotobioreaktorok alapértelmezett eszközök.Ezek a tenyésztési rendszerek szuszpenziós tenyészetet használnak, amelyben a sejtek szabadon lebegnek a tápközegben14;a tavaknak és a fotobioreaktoroknak azonban számos hátránya van, mint például a rossz CO2-anyagátvitel, az intenzív talaj- és vízhasználat, a bioszennyeződésre való hajlam, valamint a magas építési és üzemeltetési költségek15,16.Azok a biofilm bioreaktorok, amelyek nem használnak szuszpenziós kultúrákat, gazdaságosabbak a víz és a hely szempontjából, de ki vannak téve a kiszáradási károsodás veszélyének, hajlamosak a biofilm leválására (és ezáltal az aktív biomassza elvesztésére), és ugyanúgy hajlamosak a bioszennyeződésre17.
Új megközelítésekre van szükség a CO2-felvétel sebességének növeléséhez és a hígtrágya- és biofilmes reaktorokat korlátozó problémák megoldásához.Az egyik ilyen megközelítés a zuzmók által inspirált fotoszintetikus biokompozitok.A zuzmók gombák és fotobionták (mikroalgák és/vagy cianobaktériumok) komplexumai, amelyek a Föld szárazföldi területének körülbelül 12%-át borítják18.A gombák fizikai támogatást, védelmet és rögzítést biztosítanak a fotobiotikus szubsztráthoz, ami viszont szénnel látja el a gombákat (mint felesleges fotoszintetikus termékek).A javasolt biokompozit egy „zuzmóutánzó”, amelyben a cianobaktériumok koncentrált populációja vékony biobevonat formájában van rögzítve egy hordozó szubsztrátumon.A sejteken kívül a biobevonat polimer mátrixot is tartalmaz, amely helyettesítheti a gombát.A vízbázisú polimer emulziókat vagy „latexeket” részesítik előnyben, mert biológiailag kompatibilisek, tartósak, olcsók, könnyen kezelhetők és kereskedelmi forgalomban kaphatók19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
A sejtek latex polimerekkel való rögzítését nagymértékben befolyásolja a latex összetétele és a filmképződés folyamata.Az emulziós polimerizáció egy heterogén eljárás, amelyet szintetikus gumi, ragasztóbevonatok, tömítőanyagok, betonadalékok, papír- és textilbevonatok, valamint latexfestékek előállítására használnak27.Számos előnnyel rendelkezik más polimerizációs módszerekkel szemben, például nagy reakciósebességgel és monomer konverziós hatékonysággal, valamint könnyű termékszabályozással27,28.A monomerek kiválasztása a kapott polimer film kívánt tulajdonságaitól függ, és vegyes monomer rendszerek (azaz kopolimerizációk) esetén a polimer tulajdonságai megváltoztathatók a kapott polimer anyagot alkotó monomerek különböző arányú kiválasztásával.A butil-akrilát és a sztirol a leggyakoribb akril-latex monomerek közé tartoznak, és itt használják.Ezen túlmenően, a koaleszcáló szereket (pl. Texanol) gyakran használják az egyenletes filmképződés elősegítésére, ahol megváltoztathatják a polimer latex tulajdonságait, hogy erős és „folyamatos” (összeolvadó) bevonatot hozzanak létre.A kezdeti koncepcióbizonyítási vizsgálatunkban nagy felületű, nagy porozitású 3D biokompozitot állítottunk elő egy luffa szivacsra felvitt kereskedelmi latexfesték felhasználásával.Hosszú és folyamatos manipulációk (nyolc hét) után a biokompozit korlátozott képességet mutatott a cianobaktériumok megtartására a luffa állványon, mivel a sejtnövekedés gyengítette a latex szerkezeti integritását.Jelen tanulmányunkban egy ismert kémiájú akril-latex polimer sorozat kifejlesztését tűztük ki célul szén-lekötési alkalmazásokban való folyamatos felhasználásra a polimer lebomlásának feláldozása nélkül.Ezzel bizonyítottuk, hogy képesek vagyunk olyan zuzmószerű polimer mátrix elemeket létrehozni, amelyek jobb biológiai teljesítményt és jelentősen megnövelt mechanikai rugalmasságot biztosítanak a bevált biokompozitokhoz képest.A további optimalizálás felgyorsítja a biokompozitok felszívódását a szén-dioxid megkötésére, különösen, ha cianobaktériumokkal kombinálják, amelyeket metabolikusan módosítottak a CO2 megkötésének fokozása érdekében.
Kilenc latexet három polimer összetétellel (H = "kemény", N = "normál", S = "lágy") és három típusú Texanolt (0, 4, 12% v/v) teszteltek a toxicitás és a törzskorreláció szempontjából.Ragasztóanyag.két cianobaktériumtól.A latex típusa szignifikánsan befolyásolta a S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare teszt, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) és a CCAP 1479/1A (kétutas ANOVA, latex: DF=2, F = 103,93, P = < 0,001) (1a. ábra).A texanol koncentrációja nem befolyásolta szignifikánsan a S. elongatus PCC 7942 növekedését, csak az N-latex volt nem toxikus (1a. ábra), a 0 N és 4 N pedig 26%-os, illetve 35%-os növekedést tartott fenn (Mann- Whitney U, 0 N vs. 4 N: W = 13,50, P = 0,245; 0 N kontra kontroll: W = 25,0, P = 0,061; 4 N kontra kontroll: W = 25,0, P = 0,061) és a 12 N fenntartott növekedés összehasonlítható biológiai kontrollra (Mann-Whitney Egyetem, 12 N vs. kontroll: W = 17,0, P = 0,885).A S. elongatus CCAP 1479/1A esetében mind a latexkeverék, mind a texanol koncentrációja fontos tényező volt, és a kettő között jelentős kölcsönhatás volt megfigyelhető (kétutas ANOVA, 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).A 0 N és az összes „puha” latex elősegítette a növekedést (1a. ábra).A sztirol összetételének csökkenésével fokozódik a növekedés.
A cianobaktériumok (Synechococcus elongatus PCC 7942 és CCAP 1479/1A) toxicitásának és adhéziós vizsgálata latex készítményekhez, összefüggés az üvegesedési hőmérséklettel (Tg) és a döntési mátrixszal a toxicitási és adhéziós adatok alapján.(a) A toxicitási vizsgálatot a cianobaktériumok százalékos növekedésének különálló görbéivel végeztük, amelyeket a szuszpenziós tenyészetekre normalizáltunk.A *-gal jelölt kezelések jelentősen eltérnek a kontrolloktól.(b) A cianobaktériumok növekedési adatai a Tg latexhez viszonyítva (átlag ± SD; n = 3).c) A biokompozit adhéziós tesztje során felszabaduló cianobaktériumok kumulatív száma.(d) Tapadási adatok a latex Tg-jával szemben (átlag ± StDev; n = 3).e Döntési mátrix toxicitási és adhéziós adatokon alapul.A sztirol és a butil-akrilát aránya 1:3 a „kemény” (H) latexnél, 1:1 a „normál” (N) és 3:1 a „lágy” (S) esetében.A latex kódban szereplő előző számok a Texanol tartalmának felelnek meg.
A legtöbb esetben a sejtek életképessége a texanol koncentrációjának növekedésével csökkent, de egyik törzs esetében sem volt szignifikáns korreláció (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0,208, P = 0,299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0,127, P = 0,527).ábrán.Az 1b. ábra a sejtnövekedés és az üvegesedési hőmérséklet (Tg) közötti összefüggést mutatja.Erős negatív korreláció van a texanol koncentráció és a Tg értékek között (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).Az adatok azt mutatták, hogy a S. elongatus PCC 7942 növekedésének optimális Tg értéke 17 °C körül volt (1b. ábra), míg a S. elongatus CCAP 1479/1A a 0 °C alatti Tg-t részesítette előnyben (1b. ábra).Csak a S. elongatus CCAP 1479/1A esetében volt erős negatív korreláció a Tg és a toxicitási adatok között (DF=25, r=-0,857, P=<0,001).
Valamennyi latexnek jó adhéziós affinitása volt, és egyikük sem szabadította fel a sejtek 1%-ánál többet 72 óra elteltével (1c. ábra).Nem volt szignifikáns különbség a két S. elongatus törzs latexei között (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara teszt, Latex*Texanol, DF=4, H=0,903; P=0,924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Ray teszt).– Nyúlteszt, latex*texanol, DF=4, H=3,277, P=0,513).A Texanol koncentrációjának növekedésével több sejt szabadul fel (1c. ábra).összehasonlítva a S. elongatus PCC 7942-vel (DF=25, r=-0,660, P=<0,001) (1d. ábra).Továbbá nem volt statisztikai összefüggés a két törzs Tg és sejtadhéziója között (PCC 7942: DF=25, r=0,301, P=0,127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0,287, P=0,147).
Mindkét törzs esetében a „kemény” latex polimerek hatástalanok voltak.Ezzel szemben a 4N és a 12N teljesített a legjobban a S. elongatus PCC 7942 ellen, míg a 4S és a 12S a CCAP 1479/1A ellen (1e. ábra), bár egyértelműen van hely a polimer mátrix további optimalizálására.Ezeket a polimereket félszakaszos nettó CO2-felvételi tesztekben használták.
A fotofiziológiát 7 napon keresztül monitoroztuk vizes latexkészítményben szuszpendált sejtekkel.Általánosságban elmondható, hogy mind a látszólagos fotoszintézis sebessége (PS), mind a maximális PSII kvantumhozama (Fv/Fm) csökken az idő múlásával, de ez a csökkenés egyenetlen, és egyes PS-adatkészletek kétfázisú választ mutatnak, ami részleges válaszreakcióra utal, bár valós idejű helyreállításra. rövidebb PS aktivitás (2a. és 3b. ábra).A kétfázisú Fv/Fm válasz kevésbé volt kifejezett (2b. és 3b. ábra).
(a) A látszólagos fotoszintézis sebesség (PS) és (b) a Synechococcus elongatus PCC 7942 maximális PSII kvantumhozama (Fv/Fm) latexkészítményekre adott válaszként a kontroll szuszpenziós tenyészetekhez képest.A sztirol és a butil-akrilát aránya 1:3 a „kemény” (H) latexnél, 1:1 a „normál” (N) és 3:1 a „lágy” (S) esetében.A latex kódban szereplő előző számok a Texanol tartalmának felelnek meg.(átlag ± szórás; n = 3).
(a) A Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A látszólagos fotoszintézis sebessége (PS) és (b) maximális PSII kvantumhozam (Fv/Fm) latexkészítményekre adott válaszként a kontroll szuszpenziós tenyészetekhez képest.A sztirol és a butil-akrilát aránya 1:3 a „kemény” (H) latexnél, 1:1 a „normál” (N) és 3:1 a „lágy” (S) esetében.A latex kódban szereplő előző számok a Texanol tartalmának felelnek meg.(átlag ± szórás; n = 3).
A S. elongatus PCC 7942 esetében a latex összetétele és a Texanol koncentrációja nem befolyásolta a PS-t az idő múlásával (GLM, Latex*Texanol*Time, DF = 28, F = 1,49, P = 0,07), bár az összetétel fontos tényező volt (GLM)., latex*idő, DF = 14, F = 3,14, P = <0,001) (2a. ábra).A Texanol koncentrációnak nem volt szignifikáns hatása az idő múlásával (GLM, Texanol*idő, DF=14, F=1,63, P=0,078).Szignifikáns kölcsönhatás volt az Fv/Fm-et befolyásolva (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4,54, P=<0,001).A latex összetétel és a Texanol koncentráció közötti kölcsönhatás szignifikáns hatással volt az Fv/Fm-re (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180,42, P=<0,001).Mindegyik paraméter az Fv/Fm-et is befolyásolja az idő múlásával (GLM, Latex*Idő, DF=14, F=9,91, P=<0,001 és Texanol*Idő, DF=14, F=10,71, P=< 0,001).A Latex 12H megtartotta a legalacsonyabb átlagos PS és Fv/Fm értékeket (2b. ábra), ami azt jelzi, hogy ez a polimer mérgezőbb.
A S. elongatus CCAP 1479/1A PS-e szignifikánsan különbözött (GLM, latex * Texanol * idő, DF = 28, F = 2,75, P = < 0,001), a latex összetétele nem a Texanol koncentrációja (GLM, Latex * idő, DF) =14, F=6,38, P=<0,001, GLM, Texanol*idő, DF=14, F=1,26, P=0,239).A „puha” 0S és 4S polimerek valamivel magasabb PS-teljesítményt tartottak fenn, mint a kontroll szuszpenziók (Mann-Whitney U, 0S kontra kontroll, W = 686,0, P = 0,044, 4S a kontrollokhoz képest, W = 713, P = 0,01), és megtartották a javított Fv.A /Fm (3a. ábra) hatékonyabb átvitelt mutat a Photosystem II-be.A CCAP 1479/1A sejtek Fv/Fm értékeinél szignifikáns latex különbség volt az idő múlásával (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6,00, P=<0,001) (3b. ábra).).
ábrán.A 4. ábra az átlagos PS-t és Fv/Fm-et mutatja 7 napos periódusban a sejtnövekedés függvényében minden egyes törzs esetében.A S. elongatus PCC 7942 nem rendelkezett egyértelmű mintázattal (4a. és b. ábra), azonban a CCAP 1479/1A parabolikus kapcsolatot mutatott a PS (4c. ábra) és az Fv/Fm (4d. ábra) értékek között, mivel a a sztirol és a butil-akrilát aránya a változással nő.
A Synechococcus longum növekedése és fotofiziológiája közötti kapcsolat latex készítményeken.(a) A toxicitási adatok a látszólagos fotoszintetikus sebesség (PS) függvényében, (b) a PCC 7942 maximális PSII kvantumhozama (Fv/Fm). c Toxicitási adatok PS és d Fv/Fm CCAP 1479/1A függvényében.A sztirol és a butil-akrilát aránya 1:3 a „kemény” (H) latexnél, 1:1 a „normál” (N) és 3:1 a „lágy” (S) esetében.A latex kódban szereplő előző számok a Texanol tartalmának felelnek meg.(átlag ± szórás; n = 3).
A PCC 7942 biokompozit korlátozott hatással volt a sejtmegtartásra, jelentős sejtkimosódással az első négy hétben (5. ábra).A CO2 felvétel kezdeti fázisa után a 12 N latexszel rögzített sejtek CO2-t kezdtek felszabadítani, és ez a mintázat a 4. és 14. nap között is megmaradt (5b. ábra).Ezek az adatok összhangban vannak a pigment elszíneződésére vonatkozó megfigyelésekkel.A nettó CO2-felvétel a 18. naptól újra megindult. A sejtfelszabadulás ellenére (5a. ábra), a PCC 7942 12 N biokompozit 28 nap alatt még mindig több CO2-t halmozott fel, mint a kontroll szuszpenzió, bár kis mértékben (Mann-Whitney U-teszt, W = 2275,5; P=0,066).A 12 N és 4 N latex CO2-abszorpciójának sebessége 0,51 ± 0,34 és 1,18 ± 0,29 g CO2 g-1 d-1 biomassza.Statisztikailag szignifikáns különbség volt a kezelés és az időszint között (Chairer-Ray-Hare teszt, kezelés: DF=2, H=70,62, P=<0,001 idő: DF=13, H=23,63, P=0,034), de nem volt.szignifikáns kapcsolat volt a kezelés és az idő között (Chairer-Ray-Har teszt, idő*kezelés: DF=26, H=8,70, P=0,999).
Féltételes CO2-felvételi tesztek Synechococcus elongatus PCC 7942 biokompozitokon 4N és 12N latex felhasználásával.(a) A képek sejtfelszabadulást és pigment elszíneződést mutatnak, valamint a biokompozit SEM-képeit a tesztelés előtt és után.Fehér szaggatott vonalak jelzik a sejtlerakódás helyeit a biokompoziton.b) Halmozott nettó CO2-felvétel egy négyhetes időszak alatt.A „normál” (N) latexben a sztirol és a butil-akrilát aránya 1:1.A latex kódban szereplő előző számok a Texanol tartalmának felelnek meg.(átlag ± szórás; n = 3).
A sejtretenció szignifikánsan javult a CCAP 1479/1A törzs esetében a 4S-sel és a 12S-sel, bár a pigment idővel lassan változtatta a színét (6a. ábra).A CCAP 1479/1A biokompozit 84 napig (12 hétig) szívja fel a CO2-t további táplálék-kiegészítők nélkül.A SEM analízis (6a. ábra) megerősítette a kissejtek leválásának vizuális megfigyelését.Kezdetben a sejteket latexbevonatba burkolták, amely a sejtnövekedés ellenére megőrizte integritását.A CO2 felvételi arány szignifikánsan magasabb volt, mint a kontrollcsoporté (Scheirer-Ray-Har teszt, kezelés: DF=2; H=240,59; P=<0,001, idő: DF=42; H=112; P=<0,001) ( 6b. ábra).A 12S biokompozit érte el a legnagyobb CO2-felvételt (1,57 ± 0,08 g CO2 g-1 biomassza naponta), míg a 4S latex 1,13 ± 0,41 g CO2 g-1 biomassza naponta, de nem tértek el szignifikánsan (Mann-Whitney U teszt, W = 1507,50; P = 0,07), és nincs szignifikáns kölcsönhatás a kezelés és az idő között (Shirer-Rey-Hara teszt, idő * kezelés: DF = 82; H = 10,37; P = 1,000).
Fél tétel CO2-felvételi vizsgálata Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biokompozitokkal 4N és 12N latexszel.(a) A képek sejtfelszabadulást és pigment elszíneződést mutatnak, valamint a biokompozit SEM-képeit a tesztelés előtt és után.Fehér szaggatott vonalak jelzik a sejtlerakódás helyeit a biokompoziton.b) A tizenkét hetes időszak összesített nettó CO2-felvétele.A „puha” (S) latex sztirol és butil-akrilát aránya 1:1.A latex kódban szereplő előző számok a Texanol tartalmának felelnek meg.(átlag ± szórás; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har teszt, idő*kezelés: DF=4, H=3,243, P=0,518) vagy biokompozit S. elongatus CCAP 1479/1A (két-ANOVA, idő*kezelés: DF=8 , F = 1,79, P = 0,119) (S4. ábra).A PCC 7942 biokompozit szénhidráttartalma a 2. héten volt a legmagasabb (4 N = 59,4 ± 22,5 tömeg%, 12 N = 67,9 ± 3,3 tömeg%), míg a kontroll szuszpenzióé a 4. héten volt a legmagasabb (kontroll = 59,6 ± 2,84%). w/w).A CCAP 1479/1A biokompozit összes szénhidráttartalma összehasonlítható volt a kontroll szuszpenzióéval, kivéve a kísérlet kezdetét, a 12S latexben a 4. héten változott némi változás. A biokompozit legmagasabb értéke 51,9 ± 9,6 tömeg% volt. 4S és 77,1 ± 17,0 tömeg% 12S esetében.
Arra törekedtünk, hogy bemutassuk a vékonyréteg-latex polimer bevonatok szerkezeti integritásának fokozását szolgáló tervezési lehetőségeket, amelyek a zuzmóutánzó biokompozit koncepció egyik fontos összetevője a biokompatibilitás vagy a teljesítmény feláldozása nélkül.Valójában, ha a sejtnövekedéssel kapcsolatos szerkezeti kihívásokat leküzdjük, jelentős teljesítményjavulást várunk kísérleti biokompozitainkhoz képest, amelyek már összehasonlíthatók más cianobaktériumok és mikroalgák szénmegkötő rendszereivel.
A bevonatoknak nem mérgezőnek, tartósnak, támogatniuk kell a sejtek hosszú távú adhézióját, és porózusaknak kell lenniük, hogy elősegítsék a hatékony CO2-anyagátvitelt és az O2 gáztalanítását.A latex típusú akril polimerek könnyen előállíthatók, és széles körben használatosak a festék-, textil- és ragasztóiparban30.A cianobaktériumokat vízbázisú akril latex polimer emulzióval kombináltuk, amely meghatározott arányú sztirol/butil-akrilát részecskéket és különböző koncentrációjú Texanolt tartalmaz.A sztirolt és a butil-akrilátot úgy választották ki, hogy képesek legyenek szabályozni a bevonat fizikai tulajdonságait, különösen a rugalmasságát és összevonási hatékonyságát (kritikus az erős és erősen tapadó bevonathoz), lehetővé téve a „kemény” és „lágy” részecske-aggregátumok szintézisét.A toxicitási adatok arra utalnak, hogy a magas sztiroltartalmú „kemény” latex nem segíti elő a cianobaktériumok túlélését.A butil-akriláttal ellentétben a sztirol mérgező az algákra32,33.A cianobaktérium törzsek meglehetősen eltérően reagáltak a latexre, és a S. elongatus PCC 7942 esetében meghatároztuk az optimális üvegesedési hőmérsékletet (Tg), míg a S. elongatus CCAP 1479/1A negatív lineáris kapcsolatot mutatott a Tg-vel.
A szárítási hőmérséklet befolyásolja a folyamatos, egyenletes latexfilm kialakításának képességét.Ha a szárítási hőmérséklet a minimális filmképző hőmérséklet (MFFT) alatt van, a polimer latex részecskék nem fognak teljesen összeforrni, ami csak a részecskék határfelületén tapad meg.A kapott filmek tapadása és mechanikai szilárdsága gyenge, és akár por alakúak is lehetnek29.Az MFFT szorosan kapcsolódik a Tg-hez, amelyet monomerösszetétellel és koaleszcens anyagok, például Texanol hozzáadásával lehet szabályozni.A Tg meghatározza a kapott bevonat számos fizikai tulajdonságát, amely lehet gumiszerű vagy üveges állapotú34.A Flory-Fox egyenlet35 szerint a Tg a monomer típusától és a relatív százalékos összetételtől függ.A koaleszcens hozzáadása csökkentheti az MFFT-t a latex részecskék Tg-jének időszakos elnyomásával, ami lehetővé teszi a filmképződést alacsonyabb hőmérsékleten, de továbbra is kemény és erős bevonatot képez, mivel az összekovácsoló anyag idővel lassan elpárolog, vagy kivonták36.
A Texanol koncentrációjának növelése elősegíti a filmképződést azáltal, hogy lágyítja a polimer részecskéket (csökkenti a Tg-t) a részecskék szárítás közbeni abszorpciója miatt, ezáltal növeli a kohéziós film szilárdságát és a sejtadhéziót.Mivel a biokompozitot szobahőmérsékleten (~18-20°C) szárítják, a „kemény” latex Tg-je (30-55°C) magasabb, mint a szárítási hőmérséklet, ami azt jelenti, hogy előfordulhat, hogy a részecskék összeolvadása nem optimális, ami Az üveges maradó B-filmek, a rossz mechanikai és tapadó tulajdonságok, a korlátozott rugalmasság és diffúzió30 végül nagyobb sejtvesztéshez vezetnek.A „normál” és „lágy” polimerekből a filmképződés a polimer film Tg értékénél vagy az alatt történik, és a filmképződést javítja a jobb összeolvadás, ami folytonos polimer filmeket eredményez jobb mechanikai, kohéziós és tapadó tulajdonságokkal.A kapott film gumiszerű marad a CO2-leválasztási kísérletek során, mivel Tg-je közel van ("normál" keverék: 12-20 ºC) vagy sokkal alacsonyabb ("lágy" keverék: -21 és -13 °C) a környezeti hőmérséklethez 30 .A „kemény” latex (3,4–2,9 kgf mm–1) háromszor keményebb, mint a „normál” latex (1,0–0,9 kgf mm–1).A „puha” latexek keménysége nem mérhető mikrokeménységgel a túlzott gumiszerűség és szobahőmérsékleten való ragadósság miatt.A felületi töltés szintén befolyásolhatja az adhéziós affinitást, de több adatra van szükség az értelmes információk biztosításához.Azonban minden latex hatékonyan megtartotta a sejteket, és kevesebb, mint 1%-ot szabadított fel.
A fotoszintézis termelékenysége idővel csökken.A polisztirolnak való kitettség a membrán felbomlásához és oxidatív stresszhez vezet38,39,40,41.A 0S-nek és 4S-nek kitett S. elongatus CCAP 1479/1A Fv/Fm értéke csaknem kétszerese volt a szuszpenziós kontrollhoz képest, ami jó összhangban van a 4S biokompozit CO2-felvételi sebességével, valamint alacsonyabb átlagos PS értékek.értékeket.A magasabb Fv/Fm értékek azt jelzik, hogy az elektrontranszport a PSII-hez több fotont szállíthat42, ami magasabb CO2 rögzítési sebességet eredményezhet.Meg kell azonban jegyezni, hogy a fotofiziológiai adatokat vizes latexoldatokban szuszpendált sejtekből nyertük, és nem feltétlenül hasonlíthatók össze közvetlenül az érett biokompozitokkal.
Ha a latex gátat hoz létre a fény- és/vagy gázcsere előtt, ami fény- és CO2-korlátozást eredményez, az celluláris stresszt okozhat, és csökkenti a teljesítményt, ha pedig befolyásolja az O2 felszabadulását, akkor a fotolégzést39.A kikeményedett bevonatok fényáteresztését értékelték: a „kemény” latex fényáteresztése enyhe csökkenést mutatott 440 és 480 nm között (részben javult a Texanol koncentrációjának növelése a jobb filmösszeolvadás miatt), míg a „puha” és „szabályos” ” latex fényáteresztése enyhe csökkenést mutatott.nem mutat észrevehető veszteséget.A vizsgálatokat, valamint az összes inkubációt alacsony fényintenzitáson (30,5 µmol m-2 s-1) végeztük, így a polimer mátrixból származó bármilyen fotoszintetikusan aktív sugárzás kompenzálódik, és akár a fotogátlás megelőzésében is hasznos lehet.káros fényintenzitás esetén.
A CCAP 1479/1A biokompozit a tesztelés 84 napján keresztül működött, tápanyagcsere nélkül, illetve jelentős biomassza veszteség nélkül, ami a vizsgálat egyik fő célja.A sejtek depigmentációja összefüggésbe hozható a nitrogénéhezés hatására kialakuló klorózis folyamatával a hosszú távú túlélés (nyugalmi állapot) elérése érdekében, ami elősegítheti a sejtek növekedésének újraindulását, miután elegendő nitrogénfelhalmozódást értek el.A SEM felvételek megerősítették, hogy a sejtek a sejtosztódás ellenére is a bevonatban maradtak, bizonyítva a „puha” latex rugalmasságát, és így egyértelmű előnyt mutatva a kísérleti változattal szemben.A „puha” latex körülbelül 70 tömeg% butil-akrilátot tartalmaz, ami sokkal magasabb, mint a szárítás utáni rugalmas bevonatnál megadott koncentráció44.
A nettó CO2 felvétel szignifikánsan magasabb volt, mint a kontroll szuszpenzióé (14-20, illetve 3-8-szor magasabb a S. elongatus CCAP 1479/1A és PCC 7942 esetében).Korábban CO2 tömegtranszfer modellt használtunk annak bemutatására, hogy a magas CO2-felvétel fő hajtóereje a biokompozit felületén tapasztalható éles CO2-koncentráció-gradiens31, és hogy a biokompozit teljesítményét korlátozhatja a tömegátadással szembeni ellenállás.Ez a probléma megoldható, ha nem mérgező, nem filmképző összetevőket építenek be a latexbe a bevonat porozitásának és permeabilitásának növelése érdekében26, de a sejtmegtartás veszélybe kerülhet, mivel ez a stratégia elkerülhetetlenül gyengébb filmet eredményez20.A kémiai összetétel a polimerizáció során változtatható a porozitás növelése érdekében, ami a legjobb megoldás, különösen az ipari termelés és a méretezhetőség szempontjából45.
Az új biokompozit teljesítménye a mikroalgákból és cianobaktériumokból származó biokompozitokkal végzett közelmúltbeli vizsgálatokhoz képest előnyöket mutatott a sejtterhelési sebesség beállításában (1. táblázat)21,46 és hosszabb elemzési idővel (84 nap versus 15 óra46 és 3 hét21).
A sejtek szénhidráttartalma kedvezően hasonlít más, cianobaktériumokat használó tanulmányokhoz47, 48, 49, 50, és potenciális kritériumként használják a szén-dioxid-leválasztás és -hasznosítás/visszanyerési alkalmazásokhoz, például a BECCS fermentációs folyamatokhoz49, 51 vagy a biológiailag lebontható anyagok előállításához. bioműanyagok52 .A tanulmány indoklásaként azt feltételezzük, hogy az erdősítés, még a BECCS negatív kibocsátási koncepciójában sem, nem csodaszer az éghajlatváltozás ellen, és a világ szántóterületének riasztó hányadát emészti fel6.Gondolatkísérletként a becslések szerint 2100-ig 640 és 950 GtCO2 közötti mennyiséget kell eltávolítani a légkörből ahhoz, hogy a globális hőmérséklet-emelkedést 1,5 °C-ra korlátozzák53 (körülbelül 8-12 GtCO2 évente).Ennek eléréséhez egy jobban teljesítő biokompozittal (574,08 ± 30,19 t CO2 t-1 biomassza/év-1) a térfogat 5,5 × 1010-ről 8,2 × 1010 m3-re (összehasonlítható fotoszintetikus hatékonysággal), amely 196-ról 2 milliárd literre van szükség. polimer.Feltételezve, hogy 1 m3 biokompozit 1 m2 földterületet foglal el, a megcélzott éves össz-CO2 elnyeléséhez szükséges terület 5,5 és 8,17 millió hektár között lesz, ami a földterületek életképességére alkalmas 0,18-0,27%-ának felel meg. trópusokon, és csökkenti a szárazföldi területet.a BECCS iránti igény 98-99%-kal.Megjegyzendő, hogy az elméleti befogási arány a gyenge fényviszonyok mellett rögzített CO2-elnyelésen alapul.Amint a biokompozit intenzívebb természetes fénynek van kitéve, a CO2-felvétel sebessége megnő, ami tovább csökkenti a talajszükségletet, és tovább billenti a mérleget a biokompozit koncepció felé.Az állandó háttérvilágítás intenzitása és időtartama érdekében azonban a megvalósításnak az egyenlítőn kell lennie.
A szén-dioxid-műtrágyázás globális hatása, vagyis a növényzet termelékenységének növekedése a CO2 elérhetőségének növekedése miatt a legtöbb szárazföldi területen csökkent, valószínűleg a legfontosabb talajtápanyagok (N és P) és vízkészletek változása miatt7.Ez azt jelenti, hogy a földi fotoszintézis nem vezethet a CO2-felvétel növekedéséhez, annak ellenére, hogy a levegő CO2-koncentrációja megemelkedett.Ebben az összefüggésben a földi éghajlatváltozás mérséklésére irányuló stratégiák, mint például a BECCS, még kevésbé valószínű, hogy sikeresek lesznek.Ha ez a globális jelenség beigazolódik, a zuzmók által inspirált biokompozitunk kulcsfontosságú eszköz lehet, amely az egysejtű vízi fotoszintetikus mikrobákat „földi anyagokká” alakítja át.A legtöbb szárazföldi növény a C3-as fotoszintézis révén köti meg a CO2-t, míg a C4-es növények kedvezőbbek a melegebb, szárazabb élőhelyeken, és hatékonyabbak magasabb CO254 parciális nyomáson.A cianobaktériumok olyan alternatívát kínálnak, amely ellensúlyozhatja a C3-as növények szén-dioxid-expozíciójának riasztó előrejelzéseit.A cianobaktériumok leküzdötték a fotorespirációs korlátokat egy hatékony széndúsító mechanizmus kifejlesztésével, amelyben a CO2 magasabb parciális nyomását a ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz/oxigenáz (RuBisCo) biztosítja a környező karboxiszómákban.Ha sikerül növelni a cianobaktérium biokompozitok termelését, ez az emberiség számára fontos fegyverré válhat a klímaváltozás elleni küzdelemben.
A biokompozitok (zuzmóutánzók) egyértelmű előnyöket kínálnak a hagyományos mikroalgák és cianobaktérium-szuszpenziós kultúrákkal szemben, nagyobb CO2-felvételi arányt biztosítanak, minimalizálják a szennyezési kockázatot, és versenyképes CO2-elkerülést ígérnek.A költségek jelentősen csökkentik a föld-, víz- és tápanyagfelhasználást56.Ez a tanulmány bemutatja egy nagy teljesítményű, biokompatibilis latex kifejlesztésének és gyártásának megvalósíthatóságát, amely egy luffaszivaccsal kombinálva, mint szubsztrát jelölt, hatékony és eredményes CO2-felvételt biztosít a műtéti hónapok során, miközben minimálisra csökkenti a sejtveszteséget.A biokompozitok elméletileg körülbelül 570 t CO2 t-1 biomasszát képesek megkötni évente, és fontosabbnak bizonyulhatnak, mint a BECCS erdősítési stratégiái az éghajlatváltozásra adott válaszunkban.A polimer összetételének további optimalizálásával, nagyobb fényintenzitáson végzett teszteléssel és a bonyolult anyagcsere-technológiával kombinálva a természet eredeti biogeomérnökei ismét megmenthetik.
Az akril latex polimereket sztirol monomerek, butil-akrilát és akrilsav keverékével állítottuk elő, és a pH-t 0,1 M nátrium-hidroxiddal 7-re állítottuk be (2. táblázat).A sztirol és a butil-akrilát alkotja a polimer láncok nagy részét, míg az akrilsav segít a latex részecskék szuszpenzióban tartásában57.A latex szerkezeti tulajdonságait az üvegesedési hőmérséklet (Tg) határozza meg, amelyet a sztirol és a butil-akrilát arányának változtatásával szabályozunk, ami „kemény” és „lágy” tulajdonságokat biztosít58.Egy tipikus akril latex polimer az 50:50 sztirol:butil-akrilát 30, ezért ebben a vizsgálatban az ilyen arányú latexet „normál” latexnek, a magasabb sztiroltartalmú latexet pedig alacsonyabb sztiroltartalmú latexnek nevezték. .„puhának” „keménynek” nevezik.
Egy primer emulziót állítottunk elő desztillált víz (174 g), nátrium-hidrogén-karbonát (0,5 g) és Rhodapex Ab/20 felületaktív anyag (30,92 g) (Solvay) felhasználásával a 30 monomer csepp stabilizálására.Üvegfecskendőt (Science Glass Engineering) és fecskendős pumpát használva a 2. táblázatban felsorolt sztirolt, butil-akrilátot és akrilsavat tartalmazó másodlagos aliquotot csepegtetünk 100 ml h-1 sebességgel az elsődleges emulzióhoz 4 óra alatt (Cole -Palmer, Mount Vernon, Illinois).Készítsünk oldatot az 59 polimerizációs iniciátorból dHO-val és ammónium-perszulfáttal (100 ml, 3 tömeg%).
Keverje össze a dHO-t (206 g), nátrium-hidrogén-karbonátot (1 g) és Rhodapex Ab/20-at (4,42 g) tartalmazó oldatot felső keverővel (Heidolph Hei-TORQUE érték 100) rozsdamentes acél propellerrel, és melegítse 82 °C-ra vízköpenyes edény VWR Scientific 1137P fűtött vízfürdőben.A monomer (28,21 g) és az iniciátor (20,60 g) csökkentett tömegű oldatát csepegtetjük a köpennyel ellátott edénybe, és 20 percig keverjük.Erőteljesen keverje össze a maradék monomer (150 ml h-1) és iniciátor (27 ml h-1) oldatot, hogy a részecskék szuszpenzióban maradjanak, amíg 5 órán keresztül a vízköpenyhez nem adják őket 10 ml-es fecskendőkkel, illetve 100 ml-es tartályban. .fecskendős pumpával kiegészítve.A keverő sebességét a zagytérfogat növekedése miatt növeltük, hogy biztosítsuk a zagy visszatartását.Az iniciátor és az emulzió hozzáadása után a reakcióhőmérsékletet 85 °C-ra emeljük, 450 ford./perc sebességgel 30 percig alaposan keverjük, majd 65 °C-ra hűtjük.Lehűlés után két kiszorítóoldatot adunk a latexhez: terc-butil-hidroperoxidot (t-BHP) (70%-os vízben) (5 g, 14 tömeg%) és izoaszkorbinsavat (5 g, 10 tömeg%)..Cseppenként adjuk hozzá a t-BHP-t, és hagyjuk állni 20 percig.Ezután eritorbinsavat adtunk hozzá 4 ml/óra sebességgel egy 10 ml-es fecskendőből, fecskendős pumpa segítségével.A latexoldatot ezután szobahőmérsékletre hűtjük, és pH-ját 0,1 M nátrium-hidroxiddal 7-re állítjuk.
2,2,4-trimetil-1,3-pentándiol-monoizobutirát (Texanol) – alacsony toxicitású, biológiailag lebomló koaleszcens latexfestékekhez 37,60 – fecskendővel és pumpával három térfogatban (0, 4, 12% v/v) adtuk hozzá. latexkeverék koaleszcens anyagaként, hogy megkönnyítse a filmképződést a szárítás során37.A latex szilárdanyag-százalékát úgy határoztuk meg, hogy minden polimerből 100 µl-t helyeztünk előre lemért alumíniumfólia kupakokba, és szárítószekrényben 100 °C-on 24 órán át szárítottuk.
A fényáteresztés érdekében az egyes latexkeverékeket mikroszkóp tárgylemezére vittük fel rozsdamentes acél cseppkockával, amelyet 100 µm-es filmek előállítására kalibráltak, és 20 °C-on 48 órán át szárítottuk.A fényáteresztést (fotoszintetikusan aktív sugárzásra fókuszálva, λ 400-700 nm) egy ILT950 SpectriLight spektroradiométeren mértük érzékelővel 35 cm távolságra egy 30 W-os fénycsőtől (Sylvania Luxline Plus, n = 6) – ahol a fény forrása cianobaktériumok és élőlények voltak. A kompozit anyagokat megőrzik.A SpectrILight III szoftver 3.5-ös verzióját használták a megvilágítás és az átvitel rögzítésére a λ 400–700 nm61 tartományban.Minden mintát az érzékelő tetejére helyeztünk, és kontrollként bevonat nélküli üveglemezeket használtunk.
A latexmintákat szilikon sütőedénybe helyeztük, és 24 órán át száradni hagytuk, mielőtt keménységre tesztelték volna.Helyezze a szárított latexmintát acélkupakra, x10-es mikroszkóp alatt.A fókuszálást követően a mintákat Buehler Micromet II mikrokeménységmérőn értékeltük ki.A mintát 100-200 grammos erőhatásnak vetettük ki, és a betöltési időt 7 másodpercre állítottuk be, hogy a mintán egy gyémánthorpadás keletkezzen.A lenyomatot Bruker Alicona × 10 mikroszkóp objektívvel elemeztük, további alakmérő szoftverrel.Az egyes latexek keménységének kiszámításához a Vickers-keménységi képletet (1. egyenlet) használtuk, ahol HV a Vickers-szám, F a kifejtett erő, d pedig a latex magasságából és szélességéből számított bemélyedés átlók átlaga.behúzás értéke.A „puha” latex nem mérhető a tapadás és a nyúlás miatt a benyomódási teszt során.
A latex kompozíció üvegesedési hőmérsékletének (Tg) meghatározásához a polimer mintákat szilikagél edényekbe helyeztük, 24 órán át szárítottuk, 0,005 g-ra mértük és minta edényekbe helyeztük.Az edényt lezártuk, és egy differenciális pásztázó koloriméterbe helyeztük (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, Pyris adatelemző szoftver)62.A hőáramlásos módszerrel referencia- és mintapoharakat helyeznek el ugyanabba a sütőbe, beépített hőmérséklet-szondával a hőmérséklet mérésére.Összesen két rámpát használtak a következetes görbe létrehozásához.A mintavételi módszert többször -20°C-ról 180°C-ra emeltük percenként 20°C sebességgel.Minden kezdő- és végpont 1 percig tárolódik a hőmérsékleti késleltetés figyelembevétele érdekében.
A biokompozit CO2-elnyelő képességének értékelésére a mintákat ugyanúgy készítettük elő és teszteltük, mint korábbi tanulmányunkban31.A megszárított és autoklávozott törlőkendőt körülbelül 1×1×5 cm-es csíkokra vágtuk és lemértük.Vigyen fel 600 µl-t az egyes cianobaktérium-törzsek két leghatékonyabb biobevonatából minden egyes luffacsík egyik végére, körülbelül 1 × 1 × 3 cm-re, és szárítsa sötétben 20 °C-on 24 órán át.A luffa makropórusos szerkezete miatt a képlet egy része elpazarolt, így a sejtterhelési hatékonyság nem volt 100%-os.Ennek a problémának a kiküszöbölése érdekében meghatároztuk a száraz készítmény tömegét a luffán, és normalizáltuk a referencia száraz készítményre.Hasonló módon állítottuk elő a luffából, latexből és steril táptalajból álló abiotikus kontrollokat.
Féltételes CO2-felvételi teszt elvégzéséhez helyezze a biokompozitot (n = 3) egy 50 ml-es üvegcsőbe úgy, hogy a biokompozit egyik vége (a biobevonat nélkül) érintkezzen 5 ml táptalajjal, lehetővé téve a tápanyag felszívódását. kapilláris hatás által szállítható..A palack 20 mm átmérőjű butilgumi dugóval van lezárva, és ezüstös alumínium kupakkal préselve.Lezárás után fecskendezzen be 45 ml 5% CO2/levegő oldatot egy gáztömör fecskendőhöz rögzített steril tűvel.A kontroll szuszpenzió sejtsűrűsége (n = 3) egyenértékű volt a tápközegben lévő biokompozit sejtterhelésével.A vizsgálatokat 18 ± 2 °C-on 16:8 fotoperiódussal és 30,5 µmol m-2 s-1 fotoperiódussal végeztük.A fejteret kétnaponta eltávolítottuk egy gáztömör fecskendővel, és GEOTech G100 infravörös abszorpciós CO2-mérővel elemeztük az elnyelt CO2 százalékos arányának meghatározásához.Adjunk hozzá azonos térfogatú CO2 gázkeveréket.
A % CO2 Fix kiszámítása a következőképpen történik: % CO2 Fix = 5% (v/v) – írja be a %CO2-t (2. egyenlet), ahol P = nyomás, V = térfogat, T = hőmérséklet és R = ideális gázállandó.
A cianobaktériumok és biokompozitok kontrollszuszpenzióinak jelentett CO2-felvételi sebességét nem biológiai kontrollokra normalizáltuk.A g biomassza funkcionális egysége a törlőkendőre rögzített száraz biomassza mennyisége.A sejtrögzítés előtti és utáni luffaminták lemérésével határozzák meg.A sejtterhelés tömegének (biomassza-ekvivalens) elszámolása a preparátumok egyenkénti lemérésével a szárítás előtt és után, valamint a sejtpreparátum sűrűségének kiszámításával (3. egyenlet).Feltételezzük, hogy a sejtpreparátumok homogének a rögzítés során.
A statisztikai elemzéshez a Minitab 18 és a Microsoft Excel programot használtuk a RealStatistics bővítménnyel.A normalitást Anderson-Darling teszttel, a varianciaegyenlőséget pedig Levene teszttel teszteltük.Az ezeket a feltételezéseket kielégítő adatokat kétutas varianciaanalízissel (ANOVA) elemeztük, Tukey teszttel post hoc elemzésként.A kétirányú adatokat, amelyek nem feleltek meg a normalitás és az egyenlő variancia feltételezésének, Shirer-Ray-Hara teszttel, majd Mann-Whitney U-teszttel elemeztük a kezelések közötti szignifikancia meghatározására.Általánosított lineáris vegyes (GLM) modelleket használtunk a nem normál adatokhoz három tényezővel, ahol az adatokat Johnson transzformációval63 transzformáltuk.A Texanol-koncentráció, az üvegesedési hőmérséklet, valamint a latex toxicitási és adhéziós adatai közötti összefüggés értékelésére a Pearson-termékek momentumkorrelációit végeztük.
Feladás időpontja: 2023-05-05