Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com.Waxaad isticmaalaysa nooc browser ah oo leh taageero CSS xaddidan.Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho browser-ka la cusboonaysiiyay (ama aad damiso Habka Laqabsiga ee Internet Explorer).Intaa waxaa dheer, si loo hubiyo taageerada joogtada ah, waxaan ku tusineynaa goobta aan lahayn qaabab iyo JavaScript.
Waxa uu soo bandhigayaa carousel ka kooban saddex slide hal mar.Isticmaal badhamada hore iyo kan ku xiga si aad ugu gudubto saddex sawir markiiba, ama isticmaal badhamada slider-ka ee dhamaadka si aad ugu gudubto saddex sawir markiiba.
Qabashada kaarboon iyo kaydinta waa lama huraan si loo gaaro yoolalka Heshiiska Paris.Photosynthesis waa tignoolajiyada dabiiciga ah ee lagu soo qabto kaarboonka.Anaga oo ka soo qaadanayna waxyiga lichens, waxaanu soo saarnay 3D cyanobacteria photosynthetic biocomposite (tusaale miiking lichen) anagoo adeegsanayna polymer cinjirka acrylic ah oo lagu shubay isbuunyada loofah.Heerka CO2 ee qaadashada biocomposite-ku waxay ahayd 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 ee bayomass d-1.Qiyaasta qaadashada waxay ku salaysan tahay noole qallalan bilawga tijaabada waxaana ku jira CO2 loo isticmaalo in lagu beero noole cusub iyo sidoo kale CO2 oo ku jira xeryahooda kaydinta sida karbohaydraytyada.Heerarkan qaadashada waxay 14-20 jeer ka sarreeyeen cabbirrada xakamaynta qulqulka waxaana suurtogal ah in la kordhiyo si loo qabto 570 t CO2 t-1 bayoomass sannadkii-1, oo u dhiganta 5.5-8.17 × 106 hektar oo dhulka la isticmaalo, laga saaro 8-12 GtCO2 CO2 sannadkii.Taa beddelkeeda, tamarta noole ee kaynta ee leh kaarboon qabashada iyo kaydinta waa 0.4–1.2 × 109 hektar.Biocomposite-ka ayaa sii shaqaynayey 12 toddobaad iyada oo aan lahayn nafaqooyin ama biyo dheeraad ah, ka dib tijaabada waa la joojiyay.Mawqifyada tignoolajiyada ee dhinacyada badan leh ee bini'aadmigu si ay ula dagaallamaan isbeddelka cimilada, bayoolajiyeyaasha cyanobacteria ee la farsameeyay oo la hagaajiyey waxay leeyihiin awood hawlgelin joogto ah oo la miisaami karo si loo kordhiyo ka saarista CO2 iyadoo la dhimayo khasaaraha isticmaalka biyaha, nafaqada iyo dhulka.
Isbeddelka cimiladu waa khatar dhab ah oo ku wajahan kala duwanaanshaha noolaha caalamiga ah, xasilloonida nidaamka deegaanka iyo dadka.Si loo yareeyo saameynteeda ugu xun, waxaa loo baahan yahay barnaamijyo isku dubaridan iyo kuwo ballaaran oo decarburization, iyo, dabcan, nooc ka mid ah ka saarista tooska ah ee gaaska aqalka dhirta lagu koriyo ee jawiga ayaa loo baahan yahay.In kasta oo kaarboonka togan ee jiilka korantada2,3, hadda ma jiraan xalal teknooloji oo dhaqaale ahaan waara si loo yareeyo atmospheric carbon dioxide (CO2)4, in kasta oo qabashada gaaska flue uu sii socdo5.Halkii ay ka heli lahaayeen xalal la miisaami karo oo la taaban karo oo injineernimada, dadku waa inay u jeestaan injineerada dabiiciga ah si ay u qabtaan kaarboonka - noolaha sawirada (phototrophic organisms).Photosynthesis waa tignoolajiyada kala soocida kaarboon ee dabiiciga ah, laakiin awooda ay u leedahay in ay dib u dhigto kobcinta kaarboonka anthropogenic ee miisaanka waqtiga macno leh waa su'aal la iska waydiin karo, ensaymyadu waa kuwo aan waxtar lahayn, iyo awooda ay u leedahay in ay geyso miisaan ku habboon waa su'aal.Dariiqa suurtogalka ah ee loo maro sawir-qaadista waa dhir-beerista, kaas oo gooya geedaha tamarta noolaha ee leh qabashada iyo kaydinta kaarboon (BECCS) oo ah tignoolajiyada sii daynta taban ee kaa caawin karta yaraynta qiiqa saafiga ah ee CO21.Si kastaba ha ahaatee, si loo gaaro heerkulka heshiiska Paris ee 1.5 ° C iyadoo la isticmaalayo BECCS sida habka ugu muhiimsan waxay u baahan doontaa 0.4 ilaa 1.2 × 109 ha, oo u dhiganta 25-75% dhulka hadda jira ee caalamiga ah6.Intaa waxaa dheer, hubanti la'aanta la xiriirta saameynta caalamiga ah ee CO2 bacriminta waxay su'aal gelinaysaa waxtarka guud ee beerashada kaynta7.Haddii aan gaadhno yoolalka heerkulka ee uu dejiyay Heshiiska Paris, 100 ilbiriqsi ee GtCO2 ee gaaska aqalka dhirta lagu koriyo (GGR) waa in laga saaraa jawiga sannad kasta.Waaxda Cilmi-baarista iyo Hal-abuurka ee Boqortooyada Midowday (UK) waxay dhawaan ku dhawaaqday maalgelinta shan mashruuc oo GGR8 oo ay ku jiraan maaraynta dhul-beereedka, cimilada dhagaxa oo la xoojiyey, beeritaanka geedaha, bayokarka iyo dalagyada daba-dheeraada si loo quudiyo geeddi-socodka BECCS.Kharashyada ka saarista in ka badan 130 MtCO2 jawiga sanadkii waa 10-100 US$/tCO2, 0.2-8.1 MtCO2 sanadkii dib u soo celinta dhul-beeraha, 52-480 US$/tCO2 iyo 12-27 MtCO2 sanadkii cimilada dhagaxyada , 0.4-30 USD/sanadkii.tCO2, 3.6 MtCO2/sano, 1% korodhka aagga kaynta, 0.4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/sannadii, biochar, 140-270 US$/tCO2, 20-70 Mt CO2 sanadkiiba dalagyada joogtada ah BECCS9.
Isku darka hababkan waxay suurtogal u tahay inay gaaraan 130 Mt CO2 bartilmaameedka sanadkiiba, laakiin kharashka cimilada dhagaxa iyo BECCS waa sarreeyaa, iyo biochar, inkasta oo raqiis ah iyo isticmaalka dhulka aan la isticmaalin, waxay u baahan tahay quudin habka wax soo saarka biochar.waxay bixisaa horumarintan iyo lambarkan si loo geeyo tignoolajiyada kale ee GGR.
Halkii aad xal ka raadin lahayd dhulka, raadi biyo, gaar ahaan phototrophs hal unug leh sida microalgae iyo cyanobacteria10.Algae (oo ay ku jiraan cyanobacteria) waxay qabtaan qiyaastii 50% kaarboon ogsaydhyada aduunka, in kasta oo ay ku xisaabtamaan kaliya 1% baomass-ka aduunka11.Cyanobacteria waa injineerada biogeoengineer-yada asalka ah ee dabiiciga ah, oo dhidibada u aasaya dheef-shiid kiimikaadka neefsashada iyo horumarka nolosha unugyada badan iyada oo loo marayo photosynthesis oksijiin12.Fikradda isticmaalka cyanobacteria si loo qabsado kaarboon maaha mid cusub, laakiin hababka cusub ee meelaynta jireed waxay u furaysaa aragtiyo cusub noolayaashan qadiimiga ah.
Balliyada furan iyo sawir-qaadayaasha sawir-qaadayaasha waa hanti aan caadi ahayn marka loo isticmaalo microalgae iyo cyanobacteria ujeedooyin warshadeed.Nidaamyada dhaqameedku waxay adeegsadaan dhaqan ka joojinta kaas oo unugyadu si xor ah ugu sabbeeyaan dhexdhexaadka koritaanka14;si kastaba ha ahaatee, balliyada iyo sawir-qaadayaasha sawir-qaadayaasha waxay leeyihiin faa'iidooyin badan sida isu-gudbinta CO2 liidata, isticmaalka xooggan ee dhulka iyo biyaha, u nuglaanshaha biofouling, iyo dhismo iyo hawlgal sare15,16.Biofilm bioreactors ee aan isticmaalin dhaqamada joojinta ayaa aad uga dhaqaale badan dhanka biyaha iyo booska, laakiin waxay halis ugu jiraan waxyeelada qalajinta, u nugul kala go'a biofilm (oo markaa luminta noole firfircoon), waxayna si isku mid ah ugu nugul yihiin biofouling17.
Habab cusub ayaa loo baahan yahay si loo kordhiyo heerka CO2 qaadashada iyo wax ka qabashada dhibaatooyinka xaddidaya slurry iyo biofilm reactors.Mid ka mid ah habkan ayaa ah biocomposites sawir-qaadista oo ay dhiirigelisay lichens.Lichens waa isku-dhafan fungi iyo sawir-qaadeyaal (microalgae iyo/ama cyanobacteria) kuwaas oo daboola ku dhawaad 12% dhulka dhulka18.Fangaska waxay bixiyaan taageero jireed, ilaalin, iyo ku dhejinta substrate-ka photobiotic, taas oo iyana siisa fangaska kaarboon (sida alaabada sawir-qaadista ee xad-dhaafka ah).Biocomposite-ka la soo jeediyay waa "lichen mimetic", kaas oo dad badan oo cyanobacteria ah ay u dhaqdhaqaajinayaan qaab biocoating dhuuban oo ku yaal substrate side.Unugyada ka sokow, biocoating-ku wuxuu ka kooban yahay matrix polymer ah oo bedeli kara fungus.Emulsions polymer-ku-salaysan ama "latexes" ayaa la door bidaa sababtoo ah waa noole la jaan qaadi kara, waara, raqiis ah, fududahay in wax laga qabto oo ganacsi ahaan la heli karo19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Qalabaynta unugyada leh polymers cinjirka ah ayaa si weyn u saameeya isku-dhafka lakabka iyo habka sameynta filimka.Emulsion polymerization waa hannaan kala duwan oo loo isticmaalo in lagu soo saaro caag synthetic ah, dahaarka koollada, dahaadhiyeyaasha, waxyaalaha lagu daro shubka, dahaarka waraaqaha iyo dunta, iyo rinjiga cinjirka27.Waxay leedahay tiro faa'iidooyin ah oo ka badan hababka kale ee polymerization, sida heerka falcelinta sare iyo waxtarka beddelka monomer, iyo sidoo kale fududaynta xakamaynta alaabta27,28.Doorashada monomers waxay ku xiran tahay sifooyinka la rabo ee filimka polymer-ka ee ka soo baxa, iyo nidaamyada monomer-ka isku dhafan (ie, copolymerizations), sifooyinka polymer-ka waxaa lagu bedeli karaa iyada oo la dooranayo saamiga kala duwan ee monomers kuwaas oo sameeya wax soo saarka polymer.Butyl acrylate iyo styrene waxay ka mid yihiin monomer-yada akril-ka ee ugu caansan waxaana halkan lagu isticmaalaa.Intaa waxaa dheer, wakiilada dhuxusha (tusaale Texanol) ayaa inta badan loo isticmaalaa si kor loogu qaado samaynta filim isku mid ah halkaasoo ay ka beddeli karaan sifooyinka polymer-ka si ay u soo saaraan dahaar adag oo "joogta ah" (dhajinta).Daraasaddeenii hore ee caddaynta fikradda, aag sare oo sare, biocomposite 3D porosity sare ayaa la sameeyay iyadoo la adeegsanayo rinjiga cinjirka ah ee lagu dhejiyay isbuunyada loofah.Waxqabadyo dheer oo joogto ah ka dib (sideed asbuuc), biocomposite-ku wuxuu muujiyay awood xaddidan oo lagu hayo bakteeriyada cyanobacteria ee dusha sare ee loofah sababtoo ah korriinka unuggu wuxuu wiiqay qaab dhismeedka qaab dhismeedka cinjirka.Daraasadda hadda jirta, waxaan ujeednay inaan horumarino taxane ah polymers cinjirka 'acrylic' oo kiimiko caan ah si loogu isticmaalo si joogto ah codsiyada qabashada kaarboon iyadoo aan la hurin xaalufinta polymer.Markaanu sidaas samaynay, waxaanu muujinay awooda lagu abuurayo curiyeyaasha matrix polymer-ka ee lichen-ka oo bixiya waxqabadka bayoolojiga oo la hagaajiyay oo si weyn u kordhay barti farsamo marka la barbar dhigo biocomposites la xaqiijiyay.Hagaajinta dheeraadka ah waxay soo dedejin doontaa qaadashada biocomposites ee qabashada kaarboonka, gaar ahaan marka lagu daro cyanobacteria dheef-shiid kiimikaad la beddelay si kor loogu qaado kala-soocidda CO2.
Sagaal caag ah oo leh saddex nooc oo polymer ah (H = "adag", N = "caadi", S = "jilicsan") iyo saddex nooc oo Texanol ah (0, 4, 12% v/v) ayaa lagu tijaabiyay sunta iyo isku xidhka cadaadiska.Xabaglaga bilaabo laba cyanobacteria.Nooca Latex wuxuu si weyn u saameeyay S. elongatus PCC 7942 (Tijaabada Shirer-Ray-Hare, cinjirka: DF = 2, H=23.157, P= <0.001) iyo CCAP 1479/1A (labada dhinac ANOVA, cinjirka: DF=2, F = 103.93, P = <0.001) (Jaantus 1a).Isku-darka texanol si weyn uma saameyn koritaanka S. elongatus PCC 7942, N-latex kaliya ayaa ahaa mid aan sun ahayn (Sawir 1a), iyo 0 N iyo 4 N waxay ilaaliyeen koritaanka 26% iyo 35%, siday u kala horreeyaan (Mann- Whitney U. si loo xakameeyo noolaha (Jaamacadda Mann-Whitney, 12 N vs. xakamaynta: W = 17.0, P = 0.885).S. elongatus CCAP 1479 / 1A, labadaba isku dhafka cinjirka ah iyo xoojinta texanol labaduba waxay ahaayeen arrimo muhiim ah, waxaana la arkay isdhexgalka muhiimka ah ee u dhexeeya labada (labada dhinac ANOVA, cinjirka: 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).0 N iyo dhammaan lakabyada "jilicsan" waxay kor u qaadeen koritaanka (Jaantus. 1a).Waxaa jira u janjeera in lagu wanaajiyo korriinka iyadoo la dhimayo ka kooban styrene.
Sumaynta iyo tijaabinta xabagta ee cyanobacteria (Synechococcus elongatus PCC 7942 iyo CCAP 1479/1A) ilaa qaababka cinjirka, xidhiidhka heerkulka kala guurka galaas (Tg) iyo matrix go'aanka ku salaysan sunta iyo xogta adhesion.(a) Tijaabada sunta ayaa la sameeyay iyada oo la adeegsanayo goobo kala duwan oo boqolkiiba koritaanka cyanobacteria la caadiyeeyay si loo xakameeyo dhaqamada ka joojinta.Daawaynta lagu calaamadeeyay * aad ayey uga duwan tahay kantaroolka.(b) Xogta koritaanka Cyanobacteria iyo Tg cinjirka (macnaha ± SD; n = 3).(c) Tirada isku-darka ah ee cyanobacteria ee laga sii daayay tijaabada adhesion biocomposite.(d) Xogta ku dheggan oo ka soo horjeeda Tg ee cinjirka (macnaha ± StDev; n = 3).e Matrixka go'aanka ee ku salaysan sunta iyo xogta ku dheggan.Saamiga styrene iyo butyl acrylate waa 1:3 "adag" (H) cinjirka, 1:1 "caadi" (N) iyo 3:1 "jilicsan" (S).Tirooyinka hore ee koodhka cinjirka waxay u dhigmaan waxa ku jira Texanol.
Xaaladaha intooda badan, jiritaanka unugga ayaa hoos u dhacay iyadoo la kordhinayo xoojinta texanol, laakiin ma jirin xiriir la taaban karo oo mid ka mid ah noocyada (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = - 0.127, P = 0.527).On berde.1b waxay muujinaysaa xidhiidhka ka dhexeeya koritaanka unugyada iyo heerkulka kala-guurka dhalada (Tg).Waxaa jira xiriir taban oo xooggan oo u dhexeeya xoojinta texanol iyo qiimaha Tg (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).Xogtu waxay muujisay in Tg-ga ugu fiican ee koritaanka S. elongatus PCC 7942 uu ahaa agagaarka 17 °C (Jaantus 1b), halka S. elongatus CCAP 1479/1A uu doorbiday Tg ka hooseeya 0 °C (Jaantuska 1b).Keliya S. elongatus CCAP 1479/1A ayaa lahaa xidhiidh taban oo xooggan oo u dhexeeya Tg iyo xogta sunta (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
Dhammaan waxyaalaha latexes-yada ah waxay lahaayeen isku xirnaan wanaagsan, midkoodna ma sii deynin wax ka badan 1% unugyada ka dib 72 saacadood (Jaantus 1c).Ma jirin farqi weyn oo u dhexeeya cirridka labada nooc ee S. elongatus (PCC 7942: Imtixaanka Scheirer-Ray-Hara, Latex * Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Imtixaanka Ray).- Tijaabada Hare, Latex * texanol, DF=4, H=3.277, P=0.513).Marka ay xoogga Texanol korodho, unugyo badan ayaa la sii daayaa (Jaantuska 1c).marka la barbar dhigo S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (Jaantuska 1d).Intaa waxa dheer, ma jirin xidhiidh xisaabeed oo u dhexeeya Tg iyo ku-xidhka unugga ee labada nooc (PCC 7942: DF=25, r=0.301, P=0.127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0.287, P=0.147).
Labada noocba, polymer-yada cinjirka ah ee "adag" waxay ahaayeen kuwo aan waxtar lahayn.Taas bedelkeeda, 4N iyo 12N waxay si fiican u sameeyeen S. elongatus PCC 7942, halka 4S iyo 12S ay si fiican u qabteen CCAP 1479 / 1A (Jaantus 1e), inkastoo ay si cad u jirto meel loogu talagalay hagaajinta dheeraadka ah ee matrix polymer.Polymers-yadan waxa loo adeegsaday tijaabooyinka kor-u-qaadista ee dufcadda-shabagga ah ee CO2.
Photophysiology ayaa la kormeeray muddo 7 maalmood ah iyadoo la isticmaalayo unugyo laga hakiyay isku-dhafka cinjirka ah ee biyaha leh.Guud ahaan, labadaba heerka photosynthesis ee muuqda (PS) iyo ugu badnaan wax-soosaarka tirada PSII (Fv/Fm) ayaa hoos u dhacaya waqti ka dib, laakiin hoos u dhacani waa mid aan sinnayn oo qaar ka mid ah xogta PS-gu waxay muujinayaan jawaab-celin laba-gees ah, oo soo jeedinaysa jawaab-celin qayb ah, inkastoo soo kabashada wakhtiga dhabta ah. dhaqdhaqaaqa PS gaaban (Jaantus. 2a iyo 3b).Jawaabta Fv/Fm ee laba-geesoodka ah waxay ahayd mid si yar loo dhawaaqay (Jaantusyada 2b iyo 3b).
(a) Heerka photosynthesis ee muuqda (PS) iyo (b) ugu badnaan wax-soosaarka tirada PSII (Fv/Fm) ee Synechococcus elongatus PCC 7942 iyadoo laga jawaabayo qaababka cinjirka marka la barbar dhigo xakamaynta dhaqamada ka joojinta.Saamiga styrene iyo butyl acrylate waa 1:3 "adag" (H) cinjirka, 1:1 "caadi" (N) iyo 3:1 "jilicsan" (S).Tirooyinka hore ee koodhka cinjirka waxay u dhigmaan waxa ku jira Texanol.(macnaha ± weecanaanta caadiga ah; n = 3).
(a) Heerka photosynthesis ee muuqda (PS) iyo (b) ugu badnaan wax-soosaarka tirada PSII (Fv/Fm) ee Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A iyadoo laga jawaabayo qaababka cinjirka marka la barbar dhigo xakamaynta dhaqamada joojinta.Saamiga styrene iyo butyl acrylate waa 1:3 "adag" (H) cinjirka, 1:1 "caadi" (N) iyo 3:1 "jilicsan" (S).Tirooyinka hore ee koodhka cinjirka waxay u dhigmaan waxa ku jira Texanol.(macnaha ± weecanaanta caadiga ah; n = 3).
Wixii S. elongatus PCC 7942, isku-dhafka cinjirka iyo xoojinta Texanol ma saameyn PS waqti ka dib (GLM, Latex * Texanol * Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), inkastoo halabuurka uu ahaa arrin muhiim ah (GLM)., Latex * wakhtiga, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (Jaantus. 2a).Ma jirin wax saameyn ah oo muhiim ah oo ku saabsan xoojinta Texanol waqti ka dib (GLM, Texanol * waqtiga, DF=14, F=1.63, P=0.078).Waxaa jiray is-dhexgal muhiim ah oo saameeya Fv/Fm (GLM, Latex * Texanol * Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).Isdhexgalka u dhexeeya qaabaynta cinjirka iyo xoojinta Texanol waxay saameyn weyn ku yeelatay Fv/Fm (GLM, Latex * Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001).Halbeeg kasta wuxuu sidoo kale saameeyaa Fv/Fm waqti ka dib (GLM, Latex * Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 iyo Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=<0.001).Latex 12H waxay ilaalisay celceliska PS iyo Fv/Fm celceliska ugu hooseeya (Jaantus. 2b), taas oo muujinaysa in polymerkani uu yahay mid sun ah.
PS of S. elongatus CCAP 1479/1A si weyn ayuu u kala duwanaa (GLM, latex * Texanol * time, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), oo leh halabuurka cinjirka halkii ay ka ahaan lahayd xoojinta Texanol (GLM, Latex * time, DF) =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*waqtiga, DF=14, F=1.26, P=0.239).Polymers 0S iyo 4S waxay dhawreen heerar ka sarreeya waxqabadka PS marka loo eego joojinta xakamaynta (Mann-Whitney U, 0S oo ka soo horjeeda kontaroolada, W = 686.0, P = 0.044, 4S oo ka soo horjeeda kontaroolada, W = 713, P = 0.01) wanaajiyay Fv./Fm (Jaantus. 3a) waxay tusinaysaa gaadiid aad u hufan oo ku socda Nidaamka Sawirka II.Qiimaha Fv/Fm ee unugyada CCAP 1479/1A, waxaa jiray farqi weyn oo cinjirka ah oo muddo socday (GLM, Latex * Texanol * Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (Jaantuska 3b).).
On berde.4 waxay tusinaysaa celceliska PS iyo Fv/Fm muddo 7 maalmood ah taasoo ah shaqada koritaanka unugga nooc kasta.S. elongatus PCC 7942 ma lahayn qaab cad (Jaantus. 4a iyo b), si kastaba ha ahaatee, CCAP 1479/1A waxay muujisay xidhiidhka u dhexeeya PS (Sawir 4c) iyo Fv / Fm (Jaantus 4d) qiimaha sida Saamiyada styrene iyo butyl acrylate waxay ku koraan isbedel.
Xiriirka ka dhexeeya koritaanka iyo sawir-fiisioloji ee Synechococcus longum ee diyaarinta cinjirka.(a) Xogta sunta ee loo qorsheeyey si ka hortimaada heerka sawir-qaadista ee muuqda (PS), (b) ugu badnaan wax-soosaarka tirada PSII (Fv/Fm) ee PCC 7942.Saamiga styrene iyo butyl acrylate waa 1:3 "adag" (H) cinjirka, 1:1 "caadi" (N) iyo 3:1 "jilicsan" (S).Tirooyinka hore ee koodhka cinjirka waxay u dhigmaan waxa ku jira Texanol.(macnaha ± weecanaanta caadiga ah; n = 3).
Biocomposite PCC 7942 waxay saameyn xaddidan ku yeelatay haynta unugga iyadoo leaching unug muhiim ah afartii toddobaad ee ugu horreysay (Jaantuska 5).Ka dib wajigii hore ee CO2 qaadashada, unugyada lagu hagaajiyay 12 N cinjirka ayaa bilaabay inay sii daayaan CO2, qaabkani wuxuu sii socday inta u dhaxaysa maalmaha 4 iyo 14 (Jaantus. 5b).Xogtaasi waxay la socotaa indha-indhaynta midabka midabka.Qaadashada saafiga ah ee CO2 ayaa mar kale bilowday laga bilaabo maalinta 18. Inkasta oo unugyada la sii daayo (Jaantus. 5a), PCC 7942 12 N biocomposite ayaa weli ururiyay CO2 ka badan joojinta xakamaynta 28 maalmood, inkastoo wax yar (Mann-Whitney U-test, W = 2275.5; P = 0.066).Heerka nuugista CO2 ee cinjirka 12 N iyo 4 N waa 0.51 ± 0.34 iyo 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 ee biomass d-1.Waxaa jiray farqi weyn oo u dhexeeya daawaynta iyo heerarka wakhtiga (Tijaabada Guddoomiyaha-Ray-Hare, daawaynta: DF=2, H=70.62, P=<0.001 wakhti: DF=13, H=23.63, P=0.034), laakiin waxa ma ahayn.waxaa jiray xidhiidh muhiim ah oo u dhexeeya daawaynta iyo wakhtiga (Tijaabada Gudoomiyaha-Ray-Har, wakhtiga*daawaynta: DF=26, H=8.70, P=0.999).
Tijaabooyin kala badh ah oo CO2 ah oo laga qaadayo Synechococcus elongatus PCC 7942 biocomposites iyadoo la isticmaalayo 4N iyo 12N cinjirka.(a) Sawiradu waxay muujinayaan sii deynta unugyada iyo midabka midabka, iyo sidoo kale sawirada SEM ee biocomposite ka hor iyo ka dib baaritaanka.Xariijimo cadcad oo dhibco leh ayaa tilmaamaya meelaha unug-dhigista ee biocomposite-ka.(b) Isku-darka isku-darka isku-darka CO2 ee qaadashada muddo afar toddobaad ah."Caadi" (N) cinjirka wuxuu leeyahay saamiga styrene iyo butyl acrylate 1:1.Tirooyinka hore ee koodhka cinjirka waxay u dhigmaan waxa ku jira Texanol.(macnaha ± weecanaanta caadiga ah; n = 3).
Haysashada unugga ayaa si weyn loogu wanaajiyey cadaadiska CCAP 1479/1A ee leh 4S iyo 12S, in kasta oo midabku si tartiib tartiib ah isu beddelay muddo ka dib (Jaantus. 6a).Biocomposite CCAP 1479/1A waxa ay nuugtaa CO2 84 maalmood oo buuxa (12 toddobaad) iyada oo aan la helin nafaqo dheeraad ah.Falanqaynta SEM (Jaantus. 6a) ayaa xaqiijiyay indho-indheynta muuqaalka ee kala-goynta unugyada yaryar.Markii hore, unugyadu waxay ku xidheen dahaadh cinjir ah oo ilaalinaya daacadnimadeeda inkasta oo korriinka unuggu.Heerka kor u qaadista CO2 aad ayuu uga sarreeyaa kooxda kantaroolka (Tijaabada Scheirer-Ray-Har, daaweynta: DF = 2; H = 240.59; P = <0.001, waqtiga: DF = 42; H = 112; P= <0.001) ( Sawirka 6b).12S biocomposite waxay gaadhay kor u kaca ugu sarreeya ee CO2 (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 biomass maalintii), halka 4S cinjirka ahaa 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 biomass maalintii, laakiin si weyn uma kala duwana (Mann-Whitney U Tijaabada, W = 1507.50; P = 0.07) mana jirto isdhexgal muhiim ah oo u dhexeeya daaweynta iyo waqtiga (Tijaabada Shirer-Rey-Hara, waqtiga * daawaynta: DF = 82; H = 10 .37; P = 1.000).
Kala badh tijaabinta qaadashada CO2 iyadoo la isticmaalayo Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A biocomposites oo leh 4N iyo 12N cinjirka.(a) Sawiradu waxay muujinayaan sii deynta unugyada iyo midabka midabka, iyo sidoo kale sawirada SEM ee biocomposite ka hor iyo ka dib baaritaanka.Xariijimo cadcad oo dhibco leh ayaa tilmaamaya meelaha unug-dhigista ee biocomposite-ka.(b) Kordhinta isku-darka CO2 ee isku-darka ah ee muddada laba iyo tobanka toddobaad ah.Latex " jilicsan" (S) wuxuu leeyahay saamiga styrene iyo butyl acrylate 1:1.Tirooyinka hore ee koodhka cinjirka waxay u dhigmaan waxa ku jira Texanol.(macnaha ± weecanaanta caadiga ah; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Tijaabada Shirer-Ray-Har, wakhtiga * daawaynta: DF=4, H=3.243, P=0.518) ama biocomposite S. elongatus CCAP 1479/1A (laba-ANOVA, wakhtiga*daawaynta: DF=8) , F = 1.79, P = 0.119) (Sawir S4).Biocomposite PCC 7942 waxay lahayd maadada karbohaydrayt ugu sarraysa usbuuca 2 (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), halka hakinta xakamaynta ay lahayd maadada karbohaydrayt ee ugu sareysa usbuuca 4 marka (control = 59.6 ± 2.84% w/w).Wadarta nuxurka karbohaydrayt ee CCAP 1479 / 1A biocomposite waxay la mid tahay joojinta xakamaynta marka laga reebo bilawga tijaabada, isbeddelada qaar ee 12S latex ee usbuuca 4. Qiimaha ugu sarreeya ee biocomposite wuxuu ahaa 51.9 ± 9.6 wt% loogu talagalay 4S iyo 77.1 ± 17.0 wt% ee 12S.
Waxaan dejinay inaan muujinno fursadaha naqshadeynta ee kor loogu qaadayo sharafta qaab dhismeedka filimka khafiifka ah ee dahaarka polymer-ka caatada ah oo ah qayb muhiim ah oo ka mid ah fikradda lichen-ku- ekaanshaha biocomposite-ka iyada oo aan la huraynin laqabsiga noolaha ama waxqabadka.Runtii, haddii caqabadaha qaabdhismeed ee la xidhiidha korriinka unugyada laga gudbo, waxaanu filaynaa horumar wax qabad oo la taaban karo oo ku saabsan biocomposites-yada tijaabada ah, kuwaas oo mar hore la barbar dhigi kara nidaamyada kale ee cyanobacteria iyo microalgae kaarboonka.
Dahaarradu waa inay ahaadaan kuwo aan sun ahayn, waara, taageero ku dheggan unugga muddada-dheer, waana inay ahaadaan kuwo daah-furan si kor loogu qaado wareejinta tirada badan ee CO2 iyo degeyska O2.Polymers-ka nooca Latex-ka ah waa ay fududahay in la diyaariyo waxaana si weyn loogu isticmaalaa warshadaha rinjiga, dunta, iyo xabagta30.Waxaan isku darnay cyanobacteria leh emulsion acrylic acrylic polymer emulsion polymerized oo leh saami gaar ah oo ah walxaha styrene/butyl acrylate iyo uruurinta kala duwan ee Texanol.Styrene iyo butyl acrylate ayaa loo doortay inay awood u yeeshaan inay xakameeyaan sifooyinka jireed, gaar ahaan barti iyo hufnaanta hufnaanta ee daboolka (muhiim u ah daahan adag oo aad u sarreeya), taas oo u oggolaanaysa isku-darka isku-darka qaybaha "adag" iyo "jilicsan".Xogta suntu waxay soo jeedinaysaa in cinjirka "adag" ee leh maadada styrene sare aysan u fiicnayn badbaadada cyanobacteria.Si ka duwan butyl acrylate, styrene waxaa loo arkaa sun algae32,33.Noocyada Cyanobacteria waxay si kala duwan uga falceliyeen cinjirka, iyo heerkulka kala-guurka muraayadda ugu wanaagsan (Tg) waxaa lagu go'aamiyay S. elongatus PCC 7942, halka S. elongatus CCAP 1479/1A ay muujisay xiriir toos ah oo xun oo Tg ah.
Heerkulka qallajinta wuxuu saameeyaa awoodda lagu sameeyo filim cinjir ah oo isku mid ah.Haddii heerkulka qalajinta uu ka hooseeyo Heerkulka Samaynta Filimada Ugu Yar (MFFT), qaybaha polymer-ka ee cinjirka si buuxda uma dhumi doonaan, taasoo keentay in ku dheggan oo keliya is-dhexgalka walxaha.Aflaanta soo baxday waxay leeyihiin ku dheggan liidata iyo xoogga makaanikada waxaana laga yaabaa inay xitaa ku jiraan qaabka budada29.MFFT waxay si dhow ula xiriirtaa Tg, kaas oo lagu xakameyn karo halabuurka monomer iyo ku darida dhuxusha sida Texanol.Tg ayaa go'aamisa qaar badan oo ka mid ah sifooyinka jireed ee daahan ka soo baxay, kuwaas oo laga yaabo inay ku jiraan caag ama xaalad dhalada34.Marka loo eego isla'egta Flory-Fox35, Tg waxay ku xidhan tahay nooca monomer-ka iyo tirada boqolleyda ee qaraabo ah.Ku darida dhuxusha waxay hoos u dhigi kartaa MFFT iyada oo la xakameynayo Tg ee qaybaha cirridka, taas oo u oggolaanaysa sameynta filimka heerkulka hoose, laakiin wali waxay sameysaa dahaar adag oo adag sababtoo ah koontada ayaa si tartiib tartiib ah u soo baxa waqti ka dib ama laga soo saaray 36.
Kordhinta xoojinta Texanol waxay kor u qaadaysaa samaynta filimka iyadoo la jilcinayo qaybaha polymerka (hoos u dhigista Tg) sababtoo ah nuugista qaybaha inta lagu jiro qalajinta, taas oo kordhinaysa xoogga filimka isku-duuban iyo xajinta unugyada.Sababtoo ah biocomposite-ka waxaa lagu qallajiyaa heerkulka deegaanka (~ 18-20 ° C), Tg (30 ilaa 55 ° C) ee cinjirka "adag" wuxuu ka sarreeyaa heerkulka qalajinta, taasoo la micno ah in isku-dhafka walxaha laga yaabo inuusan fiicnayn, taasoo keentay Filimada B ee ku sii jira vitreous, sifada makaanikada iyo xabagta liidata, dabacsanaanta xaddidan iyo kala-baxa30 ayaa ugu dambeyntii horseeda luminta unug weyn.Samaynta filimada ee "caadiga ah" iyo "jilicsan" polymers waxay ku dhacdaa ama ka hooseeya Tg ee filimka polymer, iyo samaynta filimka waxaa lagu wanaajiyaa hagaajinta isdhexgalka, taasoo keentay in filimo polymer ah oo joogto ah oo leh qalab farsamo, isku xiran, iyo dhejis ah.Filimka soo baxaya wuxuu ahaan doonaa mid caag ah inta lagu jiro tijaabooyinka qabashada CO2 sababtoo ah Tg oo u dhow ("caadiga ah" isku darka: 12 ilaa 20 ºC) ama aad uga hooseeya ("jilicsan" isku dhafka: -21 ilaa -13 ° C) heerkulka deegaanka 30 .Latex "adag" (3.4 ilaa 2.9 kgf mm-1) waa saddex jeer ka adag "caadiga ah" cinjirka (1.0 ilaa 0.9 kgf mm–1).Adag-ku-darka caagagga "jilicsan" laguma qiyaasi karo microhardness sababtoo ah caaggooda xad dhaafka ah iyo ku dhegganaanta heerkulka qolka.Kharashka dusha sare wuxuu sidoo kale saameyn karaa isku xirnaanta adhesion, laakiin xog badan ayaa loo baahan yahay si loo bixiyo macluumaad macno leh.Si kastaba ha ahaatee, dhammaan dheecaannada cinjirka ah ayaa si wax ku ool ah u xajistay unugyada, iyaga oo sii daayay in ka yar 1%.
Wax soo saarka photosynthesis ayaa hoos u dhacaya waqti ka dib.Soo-gaadhista polystyrene waxay keentaa carqaladaynta xuubka iyo walbahaarka oksaydhka38,39,40,41.Qiimaha Fv / Fm ee S. elongatus CCAP 1479 / 1A ee 0S iyo 4S ayaa ku dhawaad laba jeer ka sarreeya marka la barbardhigo xakamaynta joojinta, taas oo si fiican ula socota heerka CO2 ee kor u kaca ee 4S biocomposite, iyo sidoo kale celceliska hoose ee qiimaha PS.qiyamka.Qiimaha Fv/Fm ee sarreeya waxay muujinayaan in gaadiidka elektaroonigga ah ee PSII laga yaabo inuu keeno photons42 dheeraad ah, taas oo keeni karta heerarka sare ee CO2.Si kastaba ha ahaatee, waa in la ogaadaa in xogta sawir-fisiyooloji laga helay unugyo ku xayiran xalalka cinjirka aqueous oo laga yaabo inaysan si toos ah ula barbar dhigi karin biocomposites baaluq.
Haddii cinjirku uu abuuro caqabad xagga iftiinka iyo/ama is-weydaarsiga gaaska taasoo keenta iftiinka iyo xannibaadda CO2, waxay keeni kartaa walbahaarka gacanta waxayna yareyn kartaa waxqabadka, iyo haddii ay saameyso sii-deynta O2, photorespiration39.Gudbinta iftiinka ee dahaarka la daaweeyay ayaa la qiimeeyay: "Adgan" Latex wuxuu muujiyay hoos u dhac yar oo ah gudbinta iftiinka inta u dhaxaysa 440 iyo 480 nm (oo la hagaajiyay qayb ahaan iyada oo la kordhinayo xoojinta Texanol sababtoo ah isugeynta filimka oo la wanaajiyay), halka "jilicsan" iyo "joogto ah" "Latex wuxuu muujiyay hoos u dhac yar oo ku yimid gudbinta iftiinka.ma muujinayso khasaare muuqda.Baaritaannada, iyo sidoo kale dhammaan ku-tiirsanaanta, ayaa lagu sameeyay iftiin hooseeya (30.5 µmol m-2 s-1), markaa shucaac kasta oo sawir-qaade ah oo firfircoon oo ay sabab u tahay matrix polymer-ka waa la magdhabi doonaa oo xitaa laga yaabaa inay faa'iido u leedahay ka hortagga sawir-qaadista.oo waxyeello u geysanaya xoogga iftiinka.
Biocomposite CCAP 1479/1A waxa ay shaqeysay 84-kii maalmood ee baaritaanka, iyada oo aan lahayn beddelaad nafaqo ama lumis weyn oo noole, taas oo ah ujeeddada muhiimka ah ee daraasadda.Maqnaanshaha unugyada waxaa laga yaabaa in lala xiriiriyo habka chlorosis si looga jawaabo gaajada nitrogen si loo gaaro badbaadada muddada dheer (xaalad nasasho), taas oo laga yaabo inay ka caawiso unugyada inay dib u bilaabaan korriinka ka dib marka la helo uruurin ku filan oo nitrogen ah.Sawirada SEM waxay xaqiijiyeen in unugyadu ay ku sii jireen gudaha daaha inkastoo kala qaybsanaanta unuggu, taas oo muujinaysa bartinimada "jilicsan" cinjirka oo sidaas darteed muujinaya faa'iido cad oo ku saabsan nooca tijaabada ah.Latex "jilicsan" wuxuu ka kooban yahay 70% butyl acrylate (miisaan ahaan), kaas oo aad uga sarreeya inta la sheegay ee daahan dabacsan qalajinta ka dib44.
Qaadashada saafiga ah ee CO2 ayaa si aad ah uga sarraysa ka joojinta xakamaynta (14-20 iyo 3-8 jeer ka sarreeya S. elongatus CCAP 1479/1A iyo PCC 7942, siday u kala horreeyaan).Markii hore, waxaan isticmaalnay qaabka wareejinta tirada badan ee CO2 si aan u muujino in darawalka ugu weyn ee kor u qaadista CO2 uu yahay isugeynta fiiqan ee CO2 ee dusha sare ee biocomposite31 iyo in waxqabadka biocomposite ay xaddidi karto iska caabinta wareejinta tirada badan.Dhibaatadan waxaa looga gudbi karaa iyada oo lagu daro maaddooyinka aan sunta ahayn, ee aan filimada samaynin ee latex si loo kordhiyo porosity iyo permeability ee coating26, laakiin haynta unuggu waa laga yaabaa in la carqaladeeyo sababtoo ah istaraatiijiyadani waxay si lama filaan ah u dhalin doontaa filim daciif ah20.Halabuurka kiimikada waa la bedeli karaa inta lagu jiro polymerization si loo kordhiyo porosity, taas oo ah doorashada ugu fiican, gaar ahaan marka la eego wax soo saarka warshadaha iyo scalability45.
Waxqabadka biocomposite-ka cusub marka la barbar dhigo daraasadihii dhawaa iyadoo la adeegsanayo biocomposites-ka microalgae iyo cyanobacteria waxay muujisay faa'iidooyinka hagaajinta heerka rarka unugyada (Shaxda 1) 21,46 iyo waqtiyo falanqayn dheer (84 maalmood oo ka soo horjeeda 15 hours46 iyo 3 weeks21).
Maaddada mugga ee karbohaydraytyada unugyada ayaa si fiican u barbardhigi kara daraasadaha kale47,48,49,50 iyadoo la adeegsanayo cyanobacteria waxaana loo isticmaalaa sifo macquul ah oo loogu talagalay qabashada kaarboonka iyo ka faa'iidaysiga codsiyada soo kabashada, sida hababka halsano ee BECCS49,51 ama soosaarka biodegradable bioplastics52 .Iyada oo qayb ka ah sababaha daraasaddan, waxaan u qaadaneynaa in dhir-beerista, xitaa lagu tixgaliyo fikradda qiiqa xun ee BECCS, aysan ahayn dawo u ah isbeddelka cimilada oo ay cunayso qayb naxdin leh oo ah dhulka la beeran karo ee adduunka6.Tijaabo feker ahaan, waxa lagu qiyaasay in inta u dhaxaysa 640 iyo 950 GtCO2 loo baahan doono in laga saaro jawiga 2100 si loo xaddido kor u kaca heerkulka caalamiga ah ilaa 1.5°C53 (qiyaastii 8 ilaa 12 GtCO2 sannadkii).Ku guuleysiga tan iyada oo la adeegsanayo biocomposite si fiican u shaqeyneysa (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 biomass sannadkii-1) waxay u baahan doontaa ballaarinta mugga 5.5 × 1010 ilaa 8.2 × 1010 m3 (oo leh waxtarka sawir-qaadista ee la midka ah), oo ka kooban 196 ilaa 2.92 litir. polymer.Iyadoo loo maleynayo in 1 m3 ee biocomposites ay ku jiraan 1 m2 oo dhul ah, aagga loo baahan yahay si loo nuugo bartilmaameedka CO2 sanadlaha ah wuxuu noqon doonaa inta u dhaxaysa 5.5 iyo 8.17 million hectares, taas oo u dhiganta 0.18-0.27% ku haboon nolosha dhulalka kulaylaha, iyo in la yareeyo bedka dhulka.Baahida BECCS 98-99%.Waa in la ogaadaa in saamiga qabsashada aragtida ay ku saleysan tahay nuugista CO2 ee lagu duubay iftiin hooseeya.Sida ugu dhakhsaha badan ee biocomposite-ku u soo baxo iftiin dabiici ah oo aad u xoog badan, heerka qaadashada CO2 ayaa kor u kacda, sii yaraanta shuruudaha dhulka oo u sii jeedda miisaanka dhinaca fikradda biocomposite.Si kastaba ha ahaatee, hirgelintu waa in ay ahaataa dhulbaraha si joogto ah iftiinka iftiinka iyo muddada.
Saamaynta caalamiga ah ee bacriminta CO2, ie kororka wax soo saarka dhirta ee ay sababtay korodhka helitaanka CO2, ayaa hoos u dhacay inta badan dhulka, malaha waxaa sabab u ah isbeddelada nafaqooyinka ciidda muhiimka ah (N iyo P) iyo ilaha biyaha7.Tani waxay ka dhigan tahay in sawir-qaadista dhulka aysan u horseedi karin kororka CO2 qaadashada, inkastoo kor u kaca CO2 hawada.Xaaladdan oo kale, xeeladaha yaraynta isbeddelka cimilada ee ku salaysan dhulka sida BECCS ayaa xitaa aad u yar inay guulaystaan.Haddii dhacdadan caalamiga ah la xaqiijiyo, biocomposite-kayaga u waxyooday ee lichen-ku wuxuu noqon karaa hanti muhiim ah, oo u beddelaysa microbes-ka biyaha ee photoynthetic hal unug ah “wakiilada dhulka.”Inta badan dhirta dhulku waxay hagaajiyaan CO2 iyada oo loo marayo C3 photosynthesis, halka dhirta C4 ay aad ugu fiican yihiin kuwa kulul, qalalan deegaanka waxayna aad ugu waxtar badan yihiin cadaadiska qaybeed ee CO254.Cyanobacteria waxay bixisaa beddel kale oo ka saari kara saadaasha naxdinta leh ee hoos u dhigista kaarboon laba ogsaydh ee dhirta C3.Cyanobacteria waxay ka gudubtay xaddidaadaha sawir-qaadista iyadoo la horumarinayo hab wax ku ool ah oo kobcinta kaarboonka kaas oo cadaadiska qayb ahaan sare ee CO2 lagu soo bandhigo laguna hayo ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) gudaha karboxysomes ku wareegsan.Haddii wax soo saarka biocomposites cyanobacterial la kordhin karo, tani waxay noqon kartaa hub muhiim u ah aadanaha dagaalka ka dhanka ah isbedelka cimilada.
Biocomposites (lichen mimics) waxay bixiyaan faa'iidooyin cad oo ku saabsan microalgae-yada caadiga ah iyo dhaqamada joojinta cyanobacteria, iyagoo siinaya heerar sare oo CO2 ah, yaraynta khatarta wasakhowga, iyo rajo-gelinta tartanka CO2 ee ka fogaanshaha.Kharashaadka ayaa aad u yareeya isticmaalka dhulka, biyaha iyo nafaqeynta56.Daraasadani waxay muujinaysaa suurtogalnimada horumarinta iyo soo saarista wax-qabadka sare ee biocompatible cinjirka, marka lagu daro isbuunyada loofah sida substrate musharax, waxay bixin kartaa wax ku ool ah oo wax ku ool ah CO2 qaadashada bilaha qalliinka iyadoo la ilaalinayo luminta unugyada ugu yaraan.Biocomposites-ku waxay aragti ahaan qabsan karaan qiyaastii 570 t CO2 t-1 ee bioomass sannadkii waxaana laga yaabaa inay caddeeyaan inay ka muhiimsan yihiin xeeladaha dhiraynta ee BECCS ee jawaabtayada isbeddelka cimilada.Iyada oo la sii wanaajinayo isku-dhafka polymer, tijaabinta iftiinka sare ee xoogga badan, oo lagu daray injineernimada dheef-shiid kiimikaadka, dabeecadda biogeoengineerada asalka ah ayaa mar kale soo samatabbixin kara.
Polymers-ka acrylic-ka waxaa la diyaariyey iyadoo la adeegsanayo isku-dhafka monomers styrene, butyl acrylate iyo acrylic acid, pH-na waxaa lagu hagaajiyay 7 oo leh 0.1 M sodium hydroxide (miiska 2).Styrene iyo butyl acrylate ayaa ka kooban inta ugu badan silsiladaha polymer, halka aashitada acrylic ay ka caawiso inay qurubyada cinjirka ah ku sii jiraan ganaax57.Sifooyinka qaab-dhismeedka ee cinjirka waxaa lagu go'aamiyaa heerkulka kala-guurka dhalada (Tg), kaas oo lagu xakameynayo beddelka saamiga styrene iyo butyl acrylate, kaas oo bixiya guryaha "adag" iyo "jilicsan", siday u kala horreeyaan58.Polymer-ka acrylic-ka caadiga ah waa 50:50 styrene:butyl acrylate 30, sidaa darteed daraasaddan cinjirka 'latex' ee saamigan waxaa loo tixraacay 'caadi'' cinjirka 'styrene'. .loo yaqaan "jilicsan" sida "adag".
Emulsion aasaasiga ah ayaa la diyaariyey iyadoo la adeegsanayo biyo la miiray (174 g), sodium bicarbonate (0.5 g) iyo Rhodapex Ab/20 surfactant (30.92 g) (Solvay) si loo dejiyo 30 dhibcood monomer.Isticmaalka saliingaha dhalada ah (Science Glass Engineering) oo leh bamka saliingaha, aliquot secondary ka kooban styrene, butyl acrylate iyo acrylic acid ee ku taxan Jadwalka 2 ayaa lagu daray hoos u dhac 100 ml h-1 ilaa emulsion aasaasiga ah in ka badan 4 saacadood (Cole) -Palmer, Mount Vernon, Illinois).Diyaari xal bilawga polymerization 59 adoo isticmaalaya dHO iyo ammonium persulfate (100 ml, 3% w/w).
Ku walaaq xalka ka kooban dHO (206 g), sodium bicarbonate (1 g) iyo Rhodapex Ab/20 (4.42 g) adigoo isticmaalaya walaaqaha sare (Heidolph Hei-TORQUE qiimaha 100) weelka jaakadaha biyaha ee VWR Scientific 1137P qubeyska biyaha kulul.Xalka miisaanka oo yaraada ee monomer (28.21 g) iyo bilawga (20.60 g) ayaa lagu daray hoos u dhig weelka jaakadaysan oo walaaqay 20 daqiiqo.Si xoog leh u qas monomer haray (150 ml h-1) iyo initiator (27 ml h-1) xalalka si ay qaybuhu ugu hakin ilaa ay ku daraan jaakada biyaha in ka badan 5 saacadood iyadoo la isticmaalayo 10 ml sirinjiyo iyo 100 ml siday u kala horreeyaan weel. .lagu dhammeeyay bamka saliingaha.Xawaaraha kicinta ayaa la kordhiyay sababtoo ah kororka mugga dareeraha si loo hubiyo sii haynta slurry.Ka dib marka lagu daro bilawga iyo emulsion-ka, heerkulka falcelinta ayaa kor loo qaaday 85 ° C, si fiican loo walaaqay 450 rpm 30 daqiiqo, ka dibna la qaboojiyey ilaa 65 ° C.Ka dib qaboojinta, laba xal oo barokac ah ayaa lagu daray cinjirka: tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) (70% biyaha) (5 g, 14% miisaanka) iyo isoascorbic acid (5 g, 10% miisaanka)..Ku dar t-BHP hoos u dhac oo u daa 20 daqiiqo.Erythorbic acid ayaa markaas lagu daray 4 ml/saacaddii laga soo qaatay 10 ml sirinji iyadoo la isticmaalayo bamka saliingaha.Xalka cinjirka ayaa markaa lagu qaboojiyey heerkulka qolka waxaana lagu hagaajiyay pH 7 oo leh 0.1M sodium hydroxide.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - sunta hoose ee biodegradable coalescent ee rinjiga cinjirka 37,60 - waxaa lagu daray silinge iyo bamka saddex qaybood (0, 4, 12% v / v) sida wakiilka dhuxusha ee isku dhafka cinjirka si loo fududeeyo samaynta filimada inta lagu jiro qalajinta37.Boqolkiiba adkaha cinjirka waxaa lagu go'aamiyay in la geliyo 100 µl oo polymer kasta ah koofiyadaha aluminium ee horay loo miisaamay iyo qalajinta foornada 100°C ilaa 24 saacadood.
Gudbinta iftiinka, isku-dar kasta oo cinjirka ah ayaa lagu dabaqay muraayadda mikroskoob iyadoo la adeegsanayo dhibco bir ah oo aan bir lahayn oo la hagaajiyay si loo soo saaro filim 100 µm waxaana lagu qallajiyey 20 ° C 48 saacadood.Gudbinta iftiinka (oo diiradda lagu saaray shucaaca sawir-qaadista firfircoon, λ 400-700 nm) ayaa lagu cabbiray ILT950 SpectriLight spectroradiometer oo leh dareeme fogaan 35 cm u jirta nalka 30 W fluorescent (Sylvania Luxline Plus, n = 6) - halkaas oo iftiinka Isha waxa ay ahayd cyanobacteria iyo noolaha Walxaha isku dhafan waa la ilaaliyaa.Nooca software SpectriLight III 3.5 ayaa loo isticmaalay in lagu duubo iftiinka iyo gudbinta λ 400-700 nm61.Dhammaan shaybaarrada ayaa la dul saaray dareemeyaasha dusheeda, iyo muraayadaha muraayadaha aan dahaarka lahayn ayaa loo isticmaalay sidii kontaroolada.
Muunada cinjirka ah ayaa lagu daray saxanka dubista silikoonka waxaana loo oggolaaday inay qallajiyaan 24 saacadood ka hor inta aan laga baarin qallafsanaanta.Dhig muunadda cinjirka ee engegan dusha daboolka birta hoostiisa x10 mikroskoob.Diirada saarida ka dib, muunadaha ayaa lagu qiimeeyay tijaabiyaha Buehler Micromet II.Muunadda ayaa la mariyay awood u dhaxaysa 100 ilaa 200 garaam, wakhtiga rarka ayaa lagu dejiyay 7 ilbiriqsi si loo abuuro daloolka dheemanka ah ee muunada.Daabacaadda waxaa lagu falanqeeyay iyadoo la adeegsanayo ujeeddada mikroskoob ee Bruker Alicona × 10 oo leh software cabbirka qaab oo dheeri ah.Qaaciddada adag ee Vickers (Equation 1) ayaa loo isticmaalay in lagu xisaabiyo adkaanta cinjirka kasta, halka HV uu yahay lambarka Vickers, F waa xoogga la dabaqay, iyo d waa celceliska xajmiyada jilbaha laga xisaabiyo dhererka iyo ballaca cinjirka.qiimaha jilitaanka."Latex" jilicsan lama cabbiri karo sababtoo ah ku dhegganaanta iyo fiditaanka inta lagu jiro baaritaanka gelitaanka.
Si loo go'aamiyo heerkulka kala-guurka dhalada (Tg) ee ka kooban cinjirka, shaybaarada polymer-ka ayaa lagu meeleeyay suxuunta jel silica, oo la qalajiyey 24 saacadood, oo miisaankeedu yahay 0.005 g, oo lagu dhejiyay suxuunta muunada.Saxanka waa la daboolay waxaana la dhex galiyay midabaynta iskaanka kala duwan (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, software falanqaynta xogta Pyris)62.Habka socodka kulaylka waxaa loo isticmaalaa in lagu meeleeyo koobabka tixraaca iyo koobabka muunada ee isla foornada oo leh baaraha heerkulka ku dhex jira si loo cabbiro heerkulka.Wadarta laba ramps ayaa la isticmaalay si loo abuuro qalooc joogto ah.Habka muunada ayaa si isdaba joog ah kor loogu qaaday -20 ° C ilaa 180 ° C oo ah 20 ° C daqiiqadii.Bar kasta oo bilaw iyo dhamaad ah waxa lagu kaydiyaa 1 daqiiqo si loogu xisaabtamo habacsanaanta heerkulka.
Si loo qiimeeyo awoodda biocomposite-ka si loo nuugo CO2, muunado ayaa la diyaariyey oo la tijaabiyey si la mid ah daraasaddeennii hore31.Dharka dhaqda ee la qalajiyey iyo kuwa iskood isku qurxiyey ayaa la jarjaray oo qiyaas ahaan 1 × 1 × 5 cm ah oo la miisaamay.Codso 600 µl oo ka mid ah labada dawo ee ugu waxtarka badan ee cadaadis kasta oo cyanobacteria ah ilaa hal daraf ee xariijimaha loofah kasta, oo daboolaya qiyaastii 1 × 1 × 3 cm, oo ku engeji mugdiga 20°C ilaa 24 saacadood.Sababtoo ah qaab-dhismeedka makroporous ee loofah, qaar ka mid ah caanaha ayaa khasaaray, markaa hufnaanta culeyska unuggu ma ahayn 100%.Si looga gudbo dhibaatadan, miisaanka diyaarinta qalalan ee loofah ayaa la go'aamiyay oo caadi ahaan loo tixraacay diyaarinta qalalan.Xakamaynta abiotika oo ka kooban loofah, cinjirka, iyo dhexdhexaad nafaqo oo nadiif ah ayaa loo diyaariyey si la mid ah.
Si loo sameeyo tijaabinta dufcada nuska ah ee CO2, ku rid biocomposite (n = 3) tuubo galaas ah 50 ml si mid ka mid ah dhamaadka biocomposite (la'aanteed biocoating) uu la xiriiro 5 ml oo dhexdhexaad ah koritaanka, taas oo u oggolaanaysa nafaqeynta lagu qaado tallaabo xiniinyaha..Dhalada waxaa lagu daboolay guf caag butyl ah oo dhexroorkeedu yahay 20 mm waxaana lagu daboolay dabool aluminium qalin ah.Marka la xidho, ku dur 45 ml 5% CO2/hawo irbad nadiif ah oo ku dheggan irbad gaas adag.Cufnaanta unugga ee hakinta xakamaynta (n = 3) waxay u dhigantaa culeyska unugyada biocomposite ee dhexdhexaadka nafaqeynta.Tijaabooyinka waxaa lagu sameeyay 18 ± 2 °C iyada oo leh sawir qaade ah 16: 8 iyo 30.5 µmol m-2 s-1.Meesha madaxa ayaa labadii maalmoodba mar la saaray irbad gaas ku dheggan waxaana lagu falanqeeyay mitirka CO2 oo leh nuugista infrared GEOTech G100 si loo go'aamiyo boqolkiiba CO2 la nuugo.Ku dar mugga siman ee isku dhafka gaaska CO2.
% CO2 Fix waxaa loo xisaabiyaa sida soo socota: % CO2 Fix = 5% (v / v) - qor% CO2 (isla'egta 2) halka P = cadaadiska, V = mugga, T = heerkulka, iyo R = gaas joogto ah.
Heerarka kor u qaadista CO2 ee la soo sheegay ee xakamaynta hakinta cyanobacteria iyo biocomposites ayaa caadi looga dhigay kontaroolada aan noolaha ahayn.Unugga shaqada ee g biomass waa cadadka biomass engegan ee aan dhaqaaqin ee marada lagu dhaqo.Waxaa lagu go'aamiyaa in la miisaamo shaybaarka loofah ka hor iyo ka dib hagaajinta unugga.Xisaabinta culeyska culeyska unugyada (biomass u dhiganta) iyadoo si gaar ah loo miisaamo diyaargarowga ka hor iyo ka dib qallajinta iyo xisaabinta cufnaanta diyaarinta unugga (isla'egta 3).Diyaargarowga unugyada waxaa loo maleynayaa inay isku mid yihiin marka la hagaajinayo.
Minitab 18 iyo Microsoft Excel oo leh RealStatistics add-in ayaa loo isticmaalay falanqaynta tirakoobka.Caadi ahaan waxaa lagu tijaabiyay imtixaanka Anderson-Darling, iyo sinnaanta kala duwanaanshaha ayaa la tijaabiyay iyadoo la isticmaalayo imtixaanka Levene.Xogta qancisa malo-awaalkan ayaa la falanqeeyay iyadoo la adeegsanayo falanqaynta laba-geesoodka ah ee kala duwanaanshiyaha (ANOVA) iyadoo la adeegsanayo tijaabada Tukey sida falanqaynta hoc kadib.Xogta laba-geesoodka ah ee aan buuxin malo-awaalka caadiga ah iyo kala duwanaanshiyaha siman ayaa lagu falanqeeyay iyadoo la adeegsanayo tijaabada Shirer-Ray-Hara ka dibna Mann-Whitney U-tijaabada si loo go'aamiyo muhiimadda u dhaxaysa daawaynta.Moodooyinka isku dhafan ee toosan ee guud (GLM) ayaa loo isticmaalay xog aan caadi ahayn oo leh saddex arrimood, halkaas oo xogta la beddelay iyadoo la adeegsanayo Johnson transform63.Isku-xidhka daqiiqada ee alaabta Pearson ayaa la sameeyay si loo qiimeeyo xidhiidhka ka dhexeeya xoojinta Texanol, heerkulka kala-guurka dhalada, iyo sunta cinjirka iyo xogta adhesion.
Waqtiga boostada: Jan-05-2023