فعال فوتوسنتیتیک بایوکمپوزیتونه د بیولوژیکي کاربن استخراج ښه کولو لپاره رامینځته شوي.

د Nature.com لیدلو لپاره مننه.تاسو د محدود CSS ملاتړ سره د براوزر نسخه کاروئ.د غوره تجربې لپاره، موږ وړاندیز کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ).برسېره پردې، د روان ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ څخه ښکاره کوو.
په یو وخت کې د دریو سلایډونو کاروسیل ښکاره کوي.په یو وخت کې د دریو سلایډونو له لارې حرکت کولو لپاره مخکیني او راتلونکی تڼۍ وکاروئ، یا په پای کې د سلایډ بټونو څخه کار واخلئ ترڅو په یو وخت کې درې سلایډونو ته لاړ شئ.
د پاریس تړون اهدافو ته د رسیدو لپاره د کاربن نیول او ذخیره کول اړین دي.فوتوسنتیز د کاربن د نیولو لپاره د طبیعت ټیکنالوژي ده.د لایکن څخه الهام اخیستلو سره، موږ یو 3D سیانوباکټیریا فوتوسنتیتیک بایوکمپوزیټ رامینځته کړ (د بیلګې په توګه د لایکن نقل کول) د اکریلیک لیټیک پولیمر په کارولو سره چې په لوفاه سپنج کې پلي کیږي.د بایوکمپوزیټ لخوا د CO2 د پورته کولو کچه د بایوماس d-1 د 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 وه.د پورته کولو کچه د تجربې په پیل کې د وچ بایوماس پراساس ده او د نوي بایوماس د ودې لپاره کارول شوي CO2 او همدارنګه د کاربوهایډریټ په ذخیره کولو مرکباتو کې موجود CO2 شامل دي.دا د پورته کولو نرخونه د سلری کنټرول اقداماتو په پرتله 14-20 ځله لوړ وو او په بالقوه توګه په کال کې 570 t CO2 t-1 بایوماس ترلاسه کولو لپاره اندازه کیدی شي - 5.5-8.17 × 106 هکتاره ځمکې کارولو سره مساوي ، د 8-12 GtCO2 لرې کول. په کال کې CO2.برعکس، د ځنګل بایو انرژی د کاربن نیول او ذخیره کول 0.4-1.2 × 109 هکتاره ده.بایوکمپوزیت د اضافي غذايي موادو یا اوبو پرته د 12 اونیو لپاره کار کوي، وروسته له دې چې تجربه پای ته ورسیده.د اقلیم د بدلون سره د مبارزې لپاره د انسانیت څو اړخیز ټیکنالوژیک دریځ کې ، انجینر شوي او مطلوب سیانوباکتریل بایوکمپوزیتونه د پایښت وړ او د توزیع وړ ځای په ځای کولو ظرفیت لري ترڅو د CO2 لرې کولو کې زیاتوالی راولي پداسې حال کې چې د اوبو ، مغذي موادو او ځمکې کارولو زیانونه کموي.
د اقلیم بدلون د نړۍ د جیو تنوع، د ایکوسیستم ثبات او خلکو ته یو ریښتینی ګواښ دی.د دې د ناوړه اغیزو د کمولو لپاره، همغږي شوي او په لویه کچه د ډیکربریزیشن پروګرامونو ته اړتیا ده، او البته، د فضا څخه د شنو خونو ګازونو مستقیم لیرې کولو ته اړتیا ده.سره له دې چې د بریښنا تولید 2,3 مثبت decarbonization، اوس مهال د اتموسفیر کاربن ډای اکسایډ (CO2) 4 کمولو لپاره د اقتصادي پلوه دوامداره تخنیکي حلونه شتون نلري، که څه هم د فلو ګاز نیول پرمختګ کوي.د توزیع وړ او عملي انجینري حلونو پرځای ، خلک باید د کاربن نیول - فوتوسنتیتیک ارګانیزمونو (فوټوټروفیک ارګانیزمونو) لپاره طبیعي انجینرانو ته مخه کړي.فوتوسنتز د طبیعت د کاربن استخراج ټیکنالوژي ده، مګر د معنی لرونکي وخت په پیمانه د انټروپوجینک کاربن بډایه کولو وړتیا د پوښتنې وړ ده، انزایمونه غیر موثر دي، او په مناسبه پیمانه د ځای پرځای کولو وړتیا د پوښتنې وړ ده.د فوټوټروفي لپاره یو احتمالي لاره د ځنګلونو کښت دی، کوم چې د کاربن نیولو او ذخیره کولو (BECCS) سره د بایو انرژی لپاره د منفي اخراج ټیکنالوژۍ په توګه ونې پرې کوي چې کولی شي د خالص CO21 اخراج کمولو کې مرسته وکړي.په هرصورت، د اصلي میتود په توګه د BECCS په کارولو سره د پاریس تړون د تودوخې 1.5 درجې هدف ته د رسیدو لپاره به له 0.4 څخه 1.2 × 109 هکتار ته اړتیا ولري چې د اوسني نړیوال کرنې وړ ځمکې 25-75٪ سره مساوي وي.برسېره پردې، د CO2 سرې د نړیوالو اغیزو سره تړلې ناڅرګندتیا د ځنګلونو د کښت احتمالي ټولیز موثریت تر پوښتنې لاندې راولي.که موږ د پاریس تړون لخوا ټاکل شوي د تودوخې اهدافو ته ورسیږو، د شنو خونو ګازونو (GGR) 100 ثانیې GtCO2 باید هر کال له اتموسفیر څخه لیرې شي.د انګلستان د څیړنې او نوښت څانګې پدې وروستیو کې د پنځو GGR8 پروژو لپاره تمویل اعلان کړ پشمول د پیټلینډ مدیریت ، د راک هوا ښه کول ، د ونو کښت ، بایوچار او څو کلن فصلونه ترڅو د BECCS پروسې تغذیه کړي.په کال کې له اتموسفیر څخه د 130 MtCO2 څخه ډیر د ایستلو لګښتونه 10-100 US$/tCO2، 0.2-8.1 MtCO2 په کال کې د پیټ لینډ بیارغونې لپاره، 52-480 US$/tCO2 او 12-27 MtCO2 په کال کې د ډبرو د هوا لپاره. , 0.4-30 USD/کال.tCO2، 3.6 MtCO2/yr، د ځنګل په ساحه کې 1٪ زیاتوالی، 0.4-30 US$/tCO2، 6-41 MtCO2/yr، بایوچار، 140-270 US$/tCO2، 20 -70 Mt CO2 په کال کې د دایمي فصلونو لپاره BECCS9.
د دې تګلارو ترکیب ممکن په کال کې د 130 Mt CO2 هدف ته ورسیږي، مګر د راک موسم او BECCS لګښتونه لوړ دي، او بایوچار، که څه هم نسبتا ارزانه او د ځمکې څخه کارونې پورې تړاو لري، د بایوچار تولید پروسې لپاره فیډ سټاک ته اړتیا لري.د نورو GGR ټیکنالوژیو ځای پرځای کولو لپاره دا پراختیا او شمیر وړاندیز کوي.
په ځمکه کې د حلونو د لټولو پر ځای، د اوبو په لټه کې شئ، په ځانګړې توګه د واحد حجرو فوټوټروفونه لکه مایکروالګا او سیانوباکتریا10.الګا (د سیانوباکتریا په شمول) د نړۍ نږدې 50٪ کاربن ډای اکسایډ نیسي، که څه هم دوی د نړۍ د بایو ماس یوازې 1٪ جوړوي.سیانوباکټریا د طبیعت اصلي بایو جیو انجینر دي چې د تنفسي میتابولیزم او د اکسیجنیک فوتوسنتز له لارې د څو سیلولر ژوند تکامل بنسټ ایږدي.د کاربن د نیولو لپاره د سیانوباکتریا کارولو مفکوره نوې نه ده، مګر د فزیکي ځای په ځای کولو نوي میتودونه د دې لرغونو ژوندی موجوداتو لپاره نوي افقونه پرانیزي.
خلاص حوضونه او فوتوبیوریاکټرونه اصلي شتمني دي کله چې د صنعتي موخو لپاره مایکروالګا او سیانوباکټریا کاروي.د کلتور دا سیسټمونه د تعلیق کلتور کاروي په کوم کې چې حجرې په آزاده توګه د ودې په منځ کې تیریږي 14؛په هرصورت، حوضونه او فوټوبیوریاکټرونه ډیری زیانونه لري لکه د CO2 ضعیف انتقال، د ځمکې او اوبو ډیر کارول، د بایو فولینګ لپاره حساسیت، او لوړ ساختماني او عملیاتي لګښتونه 15,16.د بایوفیلم بایوریکټرونه چې د تعلیق کلتورونه نه کاروي د اوبو او ځای له پلوه خورا اقتصادي دي ، مګر د ډیسکیشن زیان خطر سره مخ دي ، د بایوفیلم جلا کیدو (او له همدې امله د فعال بایوماس له لاسه ورکولو) خطر لري ، او د بایو فولینګ 17 سره مساوي خطر لري.
د CO2 د پورته کولو د کچې د زیاتوالي او د سلیري او بایوفیلم ریکټورونو محدودولو ستونزو ته د رسیدو لپاره نوي طریقې ته اړتیا ده.یو داسې طریقه د فوتوسنتیک بایوکمپوزیتونه دي چې د لیچین لخوا الهام شوي.Lichens د فنګسونو او فوتوباینټ (مایکروالګا او/یا سیانوباکټریا) یو پیچلی دی چې د ځمکې شاوخوا 12٪ برخه پوښي.فنګسي د فوټوبیوټیک سبسټریټ فزیکي ملاتړ ، محافظت او لنگر چمتو کوي ، کوم چې په پایله کې فنګسي کاربن (د اضافي فوتوسنتیتیک محصولاتو په توګه) چمتو کوي.وړاندیز شوی بایوکمپوزیټ یو "لیکن میمیټیک" دی، په کوم کې چې د سیانوباکتریا متمرکز نفوس د کیریر سبسټریټ کې د پتلي بایوکوټینګ په شکل کې متحرک کیږي.د حجرو سربیره، بایوکوټینګ یو پولیمر میټرکس لري چې کولی شي د فنګس ځای ونیسي.د اوبو پر بنسټ پولیمر ایمولشنونه یا "لیټیکس" غوره کیږي ځکه چې دوی بایو مطابقت لرونکي، دوامدار، ارزانه، د سمبالولو لپاره اسانه او په سوداګریزه توګه شتون لري 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
د لیټیکس پولیمر سره د حجرو تنظیم کول د لیټیکس ترکیب او د فلم جوړولو پروسې لخوا خورا اغیزمن کیږي.د ایمولشن پولیمرائزیشن یوه متفاوت پروسه ده چې د مصنوعي ربړ ، چپکونکي کوټینګونو ، سیلانټونو ، کانکریټ اضافه کولو ، کاغذ او ټوکر پوښونو ، او لیټیکس رنګونو تولید لپاره کارول کیږي.دا د نورو پولیمرائزیشن میتودونو په پرتله یو شمیر ګټې لري ، لکه د عکس العمل لوړ نرخ او د مونومر تبادلې موثریت ، او همدارنګه د محصول کنټرول اسانه کول 27,28.د مونومرونو انتخاب د پایله شوي پولیمر فلم مطلوب ملکیتونو پورې اړه لري، او د مخلوط مونومر سیسټمونو لپاره (د بیلګې په توګه، کاپولیمیریزیشن)، د پولیمر ملکیتونه د مونومر مختلف نسبتونو په ټاکلو سره بدلیدلی شي چې پایله لرونکي پولیمر مواد جوړوي.بټیل اکریلیټ او سټیرین د خورا عام اکریلیک لیټیکس مونومرونو څخه دي او دلته کارول کیږي.برسېره پردې، د coalescing اجنټان (د مثال په توګه Texanol) اکثرا د یونیفورم فلم جوړولو ته وده ورکولو لپاره کارول کیږي چیرې چې دوی کولی شي د پولیمر لیټیکس ملکیتونه بدل کړي ترڅو قوي او "دوامداره" (coalescing) پوښ تولید کړي.زموږ د مفکورې د ثبوت په لومړنۍ مطالعې کې، د لوړې سطحې ساحه، د لوړ پورسیت 3D بایوکمپوزیټ د سوداګریز لیټیک پینټ په کارولو سره جوړ شوی و چې په لوفاه سپنج باندې پلي شوی و.د اوږده او پرله پسې لاسوهنو (اتو اونیو) وروسته، بایوکمپوزیټ د لوفاه سکافولډ کې د سیانوباکټریا د ساتلو محدود وړتیا وښوده ځکه چې د حجرو وده د لیټیکس ساختماني بشپړتیا کمزورې کړې.په اوسنۍ مطالعه کې، موږ موخه دا وه چې د پولیمر تخریب قرباني کولو پرته د کاربن نیولو غوښتنلیکونو کې د دوامداره کارونې لپاره د پیژندل شوي کیمیا د اکریلیک لیټیکس پولیمرونو لړۍ رامینځته کړو.په دې کولو سره، موږ د لایچین په څیر د پولیمر میټریکس عناصرو رامینځته کولو وړتیا ښودلې چې د بیولوژیکي فعالیت ښه والی چمتو کوي او د ثابت بایوکمپوزیتونو په پرتله د پام وړ میخانیکي لچکتیا چمتو کوي.نور اصلاح کول به د کاربن د نیولو لپاره د بایوکمپوزیټونو جذب ګړندی کړي، په ځانګړې توګه کله چې د سیانوباکتریا سره یوځای شي د CO2 د استخراج د لوړولو لپاره میټابولیزم بدلون ومومي.
نهه لیټیکسونه د دریو پولیمر فارمولونو سره (H = "سخت"، N = "نورمال"، S = "نرم") او درې ډوله ټیکسانول (0, 4, 12% v/v) د زهري او فشار اړیکې لپاره ازمول شوي.چپکونکی.د دوه سیانوباکتریا څخه.د لیټیکس ډول د پام وړ اغیزه کړې S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare test, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) او CCAP 1479/1A (دوه طرفه ANOVA, latex: DF=2, F = 103.93، P = <0.001) (انځور 1a).د ټیکسانول غلظت د S. elongatus PCC 7942 په وده کې د پام وړ اغیزه نده کړې، یوازې N-latex غیر زهرجن و (انځور 1a)، او 0 N او 4 N په ترتیب سره د 26٪ او 35٪ وده ساتلې (من- Whitney U، 0 N vs. 4 N: W = 13.50، P = 0.245؛ 0 N په مقابل کې کنټرول: W = 25.0، P = 0.061؛ 4 N په مقابل کې کنټرول: W = 25.0، P = 0.061) او 12 N د پرتله کولو وړ وده ساتل بیولوژیکي کنټرول ته (د مان-ویتني پوهنتون، 12 N vs. کنټرول: W = 17.0، P = 0.885).د S. elongatus CCAP 1479/1A لپاره، د لیټیکس مخلوط او د ټیکسانول غلظت دواړه مهم عوامل وو، او د دواړو ترمنځ د پام وړ تعامل لیدل شوی (دوه طرفه 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).0 N او ټول "نرم" لیټیکس وده هڅوي (انځور 1a).د سټیرین ترکیب کمیدو سره د ودې وده کولو تمایل شتون لري.
د سیانوباکټریا (Synechococcus elongatus PCC 7942 او CCAP 1479/1A) د زهرجنتوب او چپکولو ازموینه د لیټیکس فارمولیشنونو سره ، د شیشې لیږد تودوخې (Tg) سره اړیکه او د زهرجن او چپکونکي ډیټا پراساس د پریکړې میټریکس.(a) د زهرجن ازمایښت د تعلیق کلتورونو کنټرول لپاره نورمال شوي سیانوباکټریا د سلنې ودې د جلا پلاټونو په کارولو سره ترسره شو.د * په نښه شوي درملنه د کنټرول څخه د پام وړ توپیر لري.(b) د Cyanobacteria د ودې ډاټا د Tg latex په مقابل کې (معنی ± SD؛ n = 3).(c) د سیانوباکتریا مجموعي شمیره چې د بایوکمپوزیټ اډیشن ټیسټ څخه خوشې شوي.(d) د latex د Tg په مقابل کې د اډیشن ډیټا (معنی ± StDev؛ n = 3).د تصمیم میټرکس د زهرجنیت او چپکولو ډیټا پراساس.د بټیل اکریلیټ سره د سټیرین تناسب د "سخت" (H) لیټیکس لپاره 1:3، د "نورمال" (N) لپاره 1:1 او "نرم" (S) لپاره 3:1 دی.د لیټیکس کوډ پخوانۍ شمیرې د ټیکسنول مینځپانګې سره مطابقت لري.
په ډیری حاالتو کې، د حجرو وړتیا د ټیکسانول غلظت په زیاتیدو سره کمه شوې، مګر د هیڅ ډول فشار لپاره د پام وړ اړیکه شتون نلري (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0.127، P = 0.527).په انځر.1b د حجرو وده او د شیشې لیږد تودوخې (Tg) ترمنځ اړیکه ښیې.د ټیکسانول غلظت او Tg ارزښتونو ترمنځ قوي منفي اړیکه شتون لري (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).ارقامو ښودلې چې د S. elongatus PCC 7942 د ودې لپاره غوره Tg شاوخوا 17 °C (شکل 1b) و، پداسې حال کې چې S. elongatus CCAP 1479/1A د 0 °C څخه ټیټ Tg خوښ کړ (شکل 1b).یوازې S. elongatus CCAP 1479/1A د Tg او زهرجن معلوماتو (DF=25, r=-0.857, P=<0.001) ترمنځ قوي منفي اړیکه درلوده.
ټول لیټیکسونه ښه اکسیجن تړاو درلود، او هیڅ یو یې د 72 ساعتو څخه وروسته له 1٪ څخه زیات حجرې خوشې نه کړې (1c انځور).د S. elongatus (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara test, Latex*Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: د پی سی سی 7942 د لیټیکس ترمنځ کوم مهم توپیر نه و. د وړانګو ازموینه).- د هیر ازموینه، latex*texanol، DF=4، H=3.277، P=0.513).لکه څنګه چې د Texanol غلظت زیاتیږي، نور حجرې خوشې کیږي (شکل 1c).د S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) په پرتله (شکل 1d).برسېره پردې، د Tg او د دوه ډولونو د حجرو چپکولو ترمنځ هیڅ احصایوي اړیکه شتون نلري (PCC 7942: DF=25, r=0.301, P=0.127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0.287, P=0.147).
د دواړو فشارونو لپاره، "سخت" لیټیکس پولیمر غیر اغیزمن وو.په مقابل کې، 4N او 12N د S. elongatus PCC 7942 په وړاندې غوره فعالیت وکړ، پداسې حال کې چې 4S او 12S د CCAP 1479/1A (Fig. 1e) په وړاندې غوره فعالیت ترسره کړ، که څه هم د پولیمر میټرکس د لا ښه کولو لپاره په روښانه توګه ځای شتون لري.دا پولیمرونه د نیمه بیچ خالص CO2 اپټیک ازموینو کې کارول شوي.
فوتوفیزیولوژي د 7 ورځو لپاره د اوبو لیټیکس ترکیب کې معطل شوي حجرو په کارولو سره څارل شوې.په عموم کې، دواړه د فوتوسنتز ظاهري کچه (PS) او د PSII اعظمي اندازه کوانټم حاصل (Fv/Fm) د وخت په تیریدو سره کمیږي، مګر دا کمښت غیر مساوي دی او د PS ځینې ډیټاسیټونه د بایفاسیک غبرګون ښیې، د جزوي غبرګون وړاندیز کوي، که څه هم په ریښتیني وخت کې بیا رغونه د PS لنډ فعالیت (انځور 2a او 3b).د بایفاسیک Fv/Fm ځواب لږ څرګند و (انځور 2b او 3b).
(a) د فوتوسنتز څرګند نرخ (PS) او (b) د Synechococcus elongatus PCC 7942 اعظمي PSII کوانټم حاصل (Fv/Fm) د کنټرول تعلیق کلتورونو په پرتله د لیټیک فارمولونو په ځواب کې.د بټیل اکریلیټ سره د سټیرین تناسب د "سخت" (H) لیټیکس لپاره 1:3، د "نورمال" (N) لپاره 1:1 او "نرم" (S) لپاره 3:1 دی.د لیټیکس کوډ پخوانۍ شمیرې د ټیکسنول مینځپانګې سره مطابقت لري.(معنی ± معياري انحراف؛ n = 3).
(a) د فوتوسنتز څرګند نرخ (PS) او (b) د Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A د PSII اعظمي مقدار کوانټم حاصل (Fv/Fm) د کنټرول تعلیق کلتورونو په پرتله د لیټیک فارمولونو په ځواب کې.د بټیل اکریلیټ سره د سټیرین تناسب د "سخت" (H) لیټیکس لپاره 1:3، د "نورمال" (N) لپاره 1:1 او "نرم" (S) لپاره 3:1 دی.د لیټیکس کوډ پخوانۍ شمیرې د ټیکسنول مینځپانګې سره مطابقت لري.(معنی ± معياري انحراف؛ n = 3).
د S. elongatus PCC 7942 لپاره، د لیټیکس ترکیب او د ټیکسنول غلظت د وخت په تیریدو سره په PS اغیزه نه کوي (GLM, Latex*Texanol*Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07)، که څه هم ترکیب یو مهم فکتور و (GLM)., latex*time, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (شکل 2a).د وخت په تیریدو سره د Texanol غلظت کوم د پام وړ اغیزه نه وه (GLM, Texanol*time, DF=14, F=1.63, P=0.078).د پام وړ تعامل شتون درلود چې Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).د لیټیکس فورمولیشن او ټیکسانول غلظت ترمینځ تعامل په Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001) باندې د پام وړ اغیزه درلوده.هر پیرامیټر د وخت په تیریدو سره Fv/Fm هم اغیزه کوي (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 او Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=< 0.001).Latex 12H ترټولو ټیټ اوسط PS او Fv/Fm ارزښتونه ساتلي (انځور 2b)، دا په ګوته کوي چې دا پولیمر ډیر زهرجن دی.
د S. elongatus CCAP 1479/1A PS د پام وړ توپیر درلود (GLM, latex * Texanol * time, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001)، د لیټیکس ترکیب سره د Texanol غلظت (GLM, Latex*time, DF). =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*time, DF=14, F=1.26, P=0.239)."نرم" پولیمر 0S او 4S د کنټرول تعلیقونو په پرتله د PS فعالیت یو څه لوړه کچه ساتلې (Mann-Whitney U, 0S په مقابل کې کنټرولونه, W = 686.0, P = 0.044, 4S د کنټرولونو په مقابل کې, W = 713, P = 0.01) او ساتل شوي ښه شوی Fv./Fm (Fig. 3a) د فوتو سیسټم II ته ډیر اغیزمن ټرانسپورټ ښیې.د CCAP 1479/1A حجرو د Fv/Fm ارزښتونو لپاره، د وخت په تیریدو سره د لیټیکس مهم توپیر شتون درلود (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (شکل 3b).).
په انځر.4 د هر فشار لپاره د حجرو د ودې د فعالیت په توګه د 7 ورځو په موده کې اوسط PS او Fv/Fm ښیي.S. elongatus PCC 7942 روښانه نمونه نه درلوده (انځور 4a او b)، په هرصورت، CCAP 1479/1A د PS (Fig. 4c) او Fv/Fm (Fig. 4d) ارزښتونو ترمنځ پارابولیک اړیکه ښودلې. د سټیرین او بټیل اکریلیټ تناسب د بدلون سره وده کوي.
د لیټیکس چمتووالي په اړه د Synechococcus Longum د ودې او فوتو فیزیولوژي ترمنځ اړیکه.(a) د زهرجن ډیټا د څرګند فوتوسنتیتیک نرخ (PS) په مقابل کې پلان شوی ، (b) د PCC 7942 اعظمي PSII کوانټم حاصل (Fv/Fm).د بټیل اکریلیټ سره د سټیرین تناسب د "سخت" (H) لیټیکس لپاره 1:3، د "نورمال" (N) لپاره 1:1 او "نرم" (S) لپاره 3:1 دی.د لیټیکس کوډ پخوانۍ شمیرې د ټیکسنول مینځپانګې سره مطابقت لري.(معنی ± معياري انحراف؛ n = 3).
بایوکمپوزیټ PCC 7942 په لومړیو څلورو اونیو کې د پام وړ حجرو لیچ کولو سره د حجرو په ساتلو باندې محدود اغیزه درلوده (شکل 5).د CO2 د پورته کولو د لومړني پړاو څخه وروسته، د 12 N latex سره ټاکل شوي حجرې د CO2 خوشې کول پیل کړل، او دا نمونه د 4 او 14 ورځو ترمنځ دوام لري (5b انځور).دا معلومات د رنګ رنګ کولو مشاهدو سره مطابقت لري.خالص CO2 پورته کول بیا له 18 ورځې څخه پیل شول. سره له دې چې د حجرو خوشې کول (انځور 5a)، د PCC 7942 12 N بایوکمپوزیټ لاهم د 28 ورځو په اوږدو کې د کنټرول تعلیق څخه ډیر CO2 راټول کړي، که څه هم لږ څه (Mann-Whitney U-test, W = 2275.5; P = 0.066).د latex 12 N او 4 N لخوا د CO2 د جذب کچه د بایوماس d-1 د 0.51 ± 0.34 او 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 ده.د درملنې او وخت کچې ترمنځ د احصایې له پلوه د پام وړ توپیر شتون درلود (د رییس-رای-هیر ازموینه، درملنه: DF=2, H=70.62, P=<0.001 وخت: DF=13, H=23.63, P=0.034)، مګر دا نه وهد درملنې او وخت ترمنځ د پام وړ اړیکه وه (د رییس-رای-هار ازموینه، وخت * درملنه: DF = 26، H = 8.70، P = 0.999).
د 4N او 12N latex په کارولو سره د Synechococcus elongatus PCC 7942 بایوکمپوزیټونو نیمه بسته CO2 اپټیک ازموینې.(a) انځورونه د حجرو خوشې کول او د رنګ رنګ ښیي، او همدارنګه د بایوکمپوزیټ SEM انځورونه مخکې له ازموینې او وروسته.سپینې نقطې کرښې په بایوکمپوزیټ کې د حجرو د ذخیره کولو ځایونه په ګوته کوي.(b) د څلورو اونیو په موده کې مجموعي خالص CO2 پورته کول."نورمال" (N) لیټیکس د سټیرین سره د بټیل اکریلیټ 1: 1 تناسب لري.د لیټیکس کوډ پخوانۍ شمیرې د ټیکسنول مینځپانګې سره مطابقت لري.(معنی ± معياري انحراف؛ n = 3).
د حجرو ساتل د 4S او 12S سره د CCAP 1479/1A لپاره د پام وړ ښه شوي، که څه هم رنګ ورو ورو د وخت په تیریدو سره رنګ بدلوي (انځور 6a).بایوکمپوزیټ CCAP 1479/1A د بشپړ 84 ورځو (12 اونیو) لپاره د اضافي تغذیې بشپړولو پرته CO2 جذبوي.د SEM تحلیل (انځور 6a) د وړو حجرو د جلا کیدو لید لید تایید کړ.په پیل کې، حجرې په لیټیکس پوښ کې پوښل شوي چې د حجرو د ودې سره سره یې بشپړتیا ساتلې.د CO2 د پورته کولو کچه د کنټرول ګروپ څخه د پام وړ لوړه وه (Scheirer-Ray-Har test, treatment: DF=2; H=240.59; P=<0.001, وخت: DF=42; H=112; P=<0.001) ( انځور 6b).12S بایوکمپوزیټ په ورځ کې ترټولو لوړ CO2 اپټیک (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 بایوماس) ترلاسه کړ، پداسې حال کې چې د 4S لیټیکس هره ورځ 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 بایوماس و، مګر دوی د پام وړ توپیر نه درلود (Mann-Whitney U. ټیسټ، W = 1507.50؛ P = 0.07) او د درملنې او وخت ترمنځ د پام وړ تعامل شتون نلري (د شیرر-ری-هارا ازموینه، وخت * درملنه: DF = 82؛ H = 10 .37؛ P = 1.000).
د 4N او 12N لیټیکس سره د Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A بایوکمپوزیټونو په کارولو سره نیمه لاټ CO2 اپټیک ازموینه.(a) انځورونه د حجرو خوشې کول او د رنګ رنګ ښیي، او همدارنګه د بایوکمپوزیټ SEM انځورونه مخکې له ازموینې او وروسته.سپینې نقطې کرښې په بایوکمپوزیټ کې د حجرو د ذخیره کولو ځایونه په ګوته کوي.(b) د دولسو اونیو په موده کې مجموعي خالص CO2 پورته کول."نرم" (S) لیټیکس د سټیرین سره د بټیل اکریلیټ 1: 1 تناسب لري.د لیټیکس کوډ پخوانۍ شمیرې د ټیکسنول مینځپانګې سره مطابقت لري.(معنی ± معياري انحراف؛ n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har test, time*treatment: DF=4, H=3.243, P=0.518) یا بایوکمپوزیټ S. elongatus CCAP 1479/1A (دوه-انووا، وخت* درملنه: DF=8 ، F = 1.79، P = 0.119) (انځور. S4).بایوکمپوزیټ PCC 7942 په 2 اونۍ کې ترټولو لوړ کاربوهایډریټ مینځپانګه درلوده (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%، 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%)، پداسې حال کې چې د کنټرول تعلیق په 4 اونۍ کې ترټولو لوړ کاربوهایډریټ مینځپانګه درلوده کله چې کنټرول = 59.6 ± 2.84٪ w/w).د CCAP 1479/1A بایوکمپوزیټ ټول کاربوهایډریټ مینځپانګه د محاکمې په پیل کې پرته د کنټرول تعلیق سره د پرتلې وړ وه ، په 4 اونۍ کې د 12S لیټیکس کې ځینې بدلونونو سره. د بایوکمپوزیټ ترټولو لوړ ارزښتونه 51.9 ± 9.6 wt% وو. د 4S لپاره او د 12S لپاره 77.1 ± 17.0 wt٪.
موږ د بایو مطابقت یا فعالیت قرباني کولو پرته د لایکن مائیک بایوکمپوزیټ مفهوم د یوې مهمې برخې په توګه د پتلي فلم لیټیکس پولیمر کوټینګونو ساختماني بشپړتیا لوړولو لپاره د ډیزاین امکاناتو ښودلو لپاره چمتو شوي یو.په حقیقت کې ، که چیرې د حجرو وده پورې اړوند جوړښتي ننګونې له مینځه ویسي ، نو موږ تمه لرو چې زموږ د تجربوي بایوکمپوزیټونو په پرتله د پام وړ فعالیت ښه والي تمه وکړو ، کوم چې دمخه د نورو سیانوباکټریا او مایکروالګا کاربن نیول سیسټمونو سره پرتله کیږي.
پوښونه باید غیر زهرجن، پایښت لرونکی وي، د اوږدې مودې د حجرو چپکولو مالتړ کوي، او باید د مؤثره CO2 ډله ایز لیږد او O2 ډیګاس کولو ته وده ورکړي.د لیټیکس ډوله اکریلیک پولیمر چمتو کول اسانه دي او په پراخه کچه په رنګ ، ټوکر او چپکونکو صنعتونو کې کارول کیږي30.موږ سیانوباکټریا د اوبو پراساس اکریلیک لیټیکس پولیمر ایمولشن پولیمیریز سره د سټیرین / بټیل اکریلیټ ذرات او د ټیکسنول مختلف غلظت ځانګړي تناسب سره یوځای کړل.سټیرین او بټیل اکریلیټ د دې لپاره غوره شوي چې د فزیکي ملکیتونو کنټرول کولو وړتیا ولري ، په ځانګړي توګه د کوټینګ لچک او یووالي موثریت (د قوي او خورا چپکونکي کوټینګ لپاره مهم) ، د "سخت" او "نرم" ذرو مجموعو ترکیب ته اجازه ورکوي.د زهرجنیت ډاټا وړاندیز کوي چې "سخت" لیټیکس د لوړ سټیرین مینځپانګې سره د سیانوباکټریا د بقا لپاره مناسب ندي.د بټیل اکریلیټ په خلاف، سټیرین د الګا 32,33 لپاره زهرجن ګڼل کیږي.د سیانوباکټیریا فشارونو د لیټیکس په وړاندې په بل ډول عکس العمل ښودلی، او د شیشې د لیږد غوره تودوخه (Tg) د S. elongatus PCC 7942 لپاره ټاکل شوې، پداسې حال کې چې S. elongatus CCAP 1479/1A د Tg سره منفي خطي اړیکه ښودلې.
د وچولو تودوخه د دوامداره یونیفورم لیټیکس فلم جوړولو وړتیا اغیزه کوي.که چیرې د وچولو تودوخه د لږترلږه فلم جوړونې تودوخې (MFFT) څخه ښکته وي، د پولیمر لیټیکس ذرات به په بشپړه توګه سره یوځای نشي، په پایله کې یوازې د ذرې په انٹرفیس کې چپکیږي.پایله لرونکي فلمونه ضعیف چپکونکي او میخانیکي ځواک لري او ممکن حتی د پوډر په شکل کې وي 29.MFFT د Tg سره نږدې تړاو لري، کوم چې د مونومر ترکیب او د ټیکسنول په څیر د کوالیسینټس اضافه کولو لخوا کنټرول کیدی شي.Tg د پایله شوي پوښاک ډیری فزیکي ملکیتونه ټاکي، کوم چې کیدای شي په ربړ یا شیشې حالت کې وي34.د Flory-Fox معادلې 35 له مخې، Tg د مونومر ډول او د نسبي سلنې ترکیب پورې اړه لري.د coalescent اضافه کول کولی شي MFFT د latex ذراتو د Tg په متقابل فشار سره راټیټ کړي، کوم چې په ټیټه تودوخه کې د فلم جوړولو ته اجازه ورکوي، مګر بیا هم یو سخت او قوي کوټ جوړوي ځکه چې کولیسینټ ورو ورو د وخت په تیریدو سره تبخیر کیږي یا 36 استخراج شوي.
د Texanol غلظت زیاتول د پولیمر ذرات نرمولو سره د فلم جوړښت ته وده ورکوي (Tg کموي) د وچولو پرمهال د ذراتو لخوا جذب کیدو له امله ، په دې توګه د همغږي فلم او د حجرو چپکولو ځواک زیاتوي.ځکه چې بایوکمپوزیټ په محیطي تودوخې (~18-20 °C) کې وچ شوی، د "سخت" لیټیکس Tg (30 څخه تر 55 °C) د وچولو تودوخې څخه لوړ دی، پدې معنی چې د ذرو یوځای کول ممکن غوره نه وي، په پایله کې. B فلمونه چې ویټریوس پاتې کیږي، ضعیف میخانیکي او چپکونکي ملکیتونه، محدود انعطاف او تفاوت 30 په نهایت کې د ډیرو حجرو ضایع کیدو لامل کیږي.د "نورمال" او "نرم" پولیمرونو څخه د فلم جوړښت د پولیمر فلم په Tg یا لاندې کې واقع کیږي، او د فلم جوړښت د ښه یووالی په واسطه ښه کیږي، چې په پایله کې د دوامداره پولیمر فلمونو سره د میخانیکي، همغږي، او چپکونکي ملکیتونو سره وده کوي.پایله لرونکی فلم به د CO2 د نیولو تجربو په جریان کې ربړ پاتې شي ځکه چې د هغې Tg نږدې ("نورمال" مخلوط: 12 څخه تر 20 ºC) یا ډیر ټیټ ("نرم" مخلوط: -21 څخه تر -13 °C) د محیطي تودوخې تر 30 پورې."سخت" لیټیکس (3.4 تر 2.9 kgf mm-1) د "نورمال" لیټیکس (1.0 څخه تر 0.9 kgf mm-1) څخه درې ځله سخت دی.د "نرم" لیټیکس سختۍ د خونې په تودوخې کې د دوی د ډیر ربړوالي او چپک کیدو له امله د مایکرو هارډنس لخوا نشي اندازه کیدی.د سطحې چارج هم کولی شي د اکسیجن تړاو اغیزه وکړي، مګر د معنی معلوماتو چمتو کولو لپاره ډیرو معلوماتو ته اړتیا ده.په هرصورت، ټول لیټیکس په مؤثره توګه حجرې ساتلي، له 1٪ څخه کم خوشې کوي.
د فوتوسنتز تولید د وخت په تیریدو سره کمیږي.د پولی سټیرین سره مخ کیدل د غشا اختلال او اکسیډیټیو فشار 38,39,40,41 لامل کیږي.د S. elongatus CCAP 1479/1A د Fv/Fm ارزښتونه چې 0S او 4S ته ښکاره شوي د تعلیق کنټرول په پرتله نږدې دوه چنده لوړ وو، کوم چې د 4S بایوکمپوزیټ د CO2 پورته کولو نرخ سره ښه موافق دی، او همدارنګه د ټیټ معنی PS ارزښتونه.ارزښتونهد Fv/Fm لوړ ارزښتونه په ګوته کوي چې PSII ته د الکترون ټرانسپورټ ممکن ډیر فوټونز 42 وړاندې کړي، کوم چې کیدای شي د CO2 د لوړولو نرخونو پایله ولري.په هرصورت، دا باید په پام کې ونیول شي چې د فوتوفیزیولوژیکي ډاټا د هغو حجرو څخه ترلاسه شوي چې په آبی لیټیکس محلولونو کې ځنډول شوي او ممکن په مستقیم ډول د بالغ بایوکمپوزیټونو سره پرتله نشي.
که لیټیکس د رڼا او / یا د ګاز تبادلې په وړاندې خنډ رامینځته کړي چې د رڼا او CO2 محدودیت سبب کیږي، دا کولی شي د سیلولر فشار لامل شي او فعالیت کم کړي، او که دا د O2 خوشې کولو اغیزه وکړي، د فوتوسپریشن 39.د روغ شوي کوټینګونو رڼا لیږد ارزول شوی: "سخت" لیټیکس د 440 او 480 nm ترمنځ د رڼا لیږد کې یو څه کمښت ښودلی (په یوه برخه کې د ټیکسنول غلظت د ښه شوي فلم یوځای کیدو له امله وده کړې)، پداسې حال کې چې "نرم" او "منظم" لیټیکس د رڼا په لیږد کې یو څه کمښت ښودلی.د پام وړ زیان نه ښیې.معاینات، او همدارنګه ټول انکیوبیشنونه، د ټیټ رڼا شدت (30.5 μmol m-2 s-1) کې ترسره شوي، نو د پولیمر میټرکس له امله د فوتوسنتیک فعال وړ وړانګې به جبران شي او حتی ممکن د عکس العمل مخنیوي کې ګټور وي.د زیان رسونکي رڼا شدت کې.
د بایوکمپوزیټ CCAP 1479/1A د ازموینې په 84 ورځو کې پرته له تغذیې بدلون یا د بایو ماس د پام وړ زیان پرته فعالیت وکړ، کوم چې د مطالعې کلیدي هدف دی.د حجرو تخریب ممکن د کلوروسیز پروسې سره تړاو ولري د نایتروجن لوږې په ځواب کې د اوږدې مودې بقا (د آرام حالت) ترلاسه کولو لپاره ، کوم چې ممکن د کافي نایتروجن راټولیدو وروسته د حجرو وده بیا پیلولو کې مرسته وکړي.د SEM انځورونو تایید کړه چې حجرې د حجرو ویش سره سره د پوښ دننه پاتې دي، د "نرم" لیټیکس انعطاف څرګندوي او په دې توګه د تجربوي نسخې روښانه ګټه ښیې."نرم" لیټیکس شاوخوا 70٪ بټیل اکریلیټ لري (د وزن له مخې) ، کوم چې د وچولو وروسته د انعطاف وړ پوښ لپاره د بیان شوي غلظت څخه خورا لوړ دی 44.
د CO2 خالص جذب د کنټرول تعلیق په پرتله د پام وړ لوړ و (په ترتیب سره د S. elongatus CCAP 1479/1A او PCC 7942 لپاره 14-20 او 3-8 ځله لوړ).مخکې، موږ د CO2 د ډله ایز لیږد ماډل کارولی ترڅو وښیي چې د لوړ CO2 پورته کولو اصلي چلوونکی د بایوکمپوزیټ 31 په سطح کې د CO2 غلظت ګړندی درجه ده او د بایوکمپوزیټ فعالیت د ډله ایز لیږد په وړاندې مقاومت سره محدود کیدی شي.دا ستونزه په لیټیکس کې د غیر زهرجن، غیر فلم جوړونکي اجزاوو په شاملولو سره له منځه وړل کیدی شي ترڅو د کوټینګ 26 پورزیت او پارومیت زیات کړي، مګر د حجرو ساتل کیدای شي موافقت وکړي ځکه چې دا ستراتیژي به حتما د ضعیف فلم 20 پایله ولري.کیمیاوي جوړښت د پولیمرائزیشن په جریان کې د پورسیت زیاتولو لپاره بدلیدلی شي، کوم چې غوره انتخاب دی، په ځانګړې توګه د صنعتي تولید او توزیع کولو شرایطو کې.
د نوي بایوکمپوزیټ فعالیت د وروستیو مطالعاتو په پرتله چې د مایکروالګا او سیانوباکټریا څخه د بایوکمپوزیتونو په کارولو سره د حجرو بارولو نرخ تنظیم کولو کې ګټې ښودلې (جدول 1) 21,46 او د اوږد تحلیل وختونو سره (84 ورځې د 15 ساعتونو په پرتله 46 او 3 اونۍ 21).
په حجرو کې د کاربوهایډریټ حجمیتریک مینځپانګه د نورو مطالعاتو سره په مناسبه توګه پرتله کوي 47,48,49,50 د سیانوباکټریا په کارولو سره او د کاربن نیول او کارولو / رغولو غوښتنلیکونو لپاره د احتمالي معیار په توګه کارول کیږي ، لکه د BECCS تخمیر کولو پروسې 49,51 یا د بایوډیګریډ وړ تولید لپاره. بایوپلاستیک52د دې مطالعې د دلیل د یوې برخې په توګه، موږ ګومان کوو چې ځنګلونه، حتی د BECCS د منفي اخراج په مفهوم کې هم په پام کې نیول شوي، د اقلیم د بدلون لپاره درملنه نه ده او د نړۍ د کرنې وړ ځمکې یوه خطرناکه برخه مصرفوي.د یوې فکري تجربې په توګه، اټکل شوی چې د 640 او 950 GtCO2 ترمنځ به تر 2100 پورې د فضا څخه لیرې شي ترڅو د نړۍ د تودوخې لوړوالی 1.5 ° C53 ته محدود کړي (په کال کې له 8 څخه تر 12 GtCO2 پورې).د ښه فعالیت کولو بایوکمپوزیټ (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 بایوماس هر کال - 1) سره د دې لاسته راوړل به له 5.5 × 1010 څخه 8.2 × 1010 m3 (د پرتله کولو وړ فوتوسنتیتیک موثریت سره) حجم پراخولو ته اړتیا ولري ، چې له 1926 څخه تر 2.2 لیټرو پورې وي. پولیمرفرض کړئ چې د بایوکومپوزیت 1 m3 د ځمکې 1 m2 مساحت لري، هغه ساحه چې د هدف کلنۍ CO2 جذبولو لپاره اړینه ده د 5.5 څخه تر 8.17 ملیون هکتارو پورې به وي، کوم چې د 0.18-0.27٪ سره مساوي د ځمکې د ژوند لپاره مناسب دی. توپان، او د ځمکې ساحه کموي.BECCS ته اړتیا د 98-99٪ لخوا.دا باید په پام کې ونیول شي چې د نظري نیولو تناسب د CO2 جذب پر بنسټ والړ دی چې په ټیټ رڼا کې ثبت شوي.هرڅومره ژر چې بایوکمپوزیټ د ډیر شدید طبیعي ر lightا سره مخ شي ، د CO2 د جذب کچه لوړیږي ، د ځمکې اړتیاوې نور هم کموي او د بایوکمپوزیټ مفهوم ته نور هم ټیټوي.په هرصورت، پلي کول باید په استوا کې د دوامداره بیک لائټ شدت او مودې لپاره وي.
د CO2 سرې نړیواله اغیزه، د بیلګې په توګه د نباتاتو د تولید زیاتوالی چې د CO2 شتون له امله رامنځته کیږي، په ډیری ځمکو کې کم شوی، شاید د خاورې د مهمو غذایي موادو (N او P) او د اوبو سرچینو کې بدلونونو له امله.دا پدې مانا ده چې په هوا کې د CO2 لوړ غلظت سره سره د ځمکې فوټوسنتیز ممکن د CO2 د پورته کولو لامل نشي.په دې شرایطو کې، د ځمکې پر بنسټ د اقلیم د بدلون د کمولو ستراتیژۍ لکه BECCS د بریالیتوب احتمال لږ دی.که دا نړیواله پدیده تایید شي، زموږ د لایکن څخه الهام شوی بایوکمپوزیټ یو کلیدي شتمني کیدی شي، د واحد حجرو آبي فوتوسنتیک میکروبونه په "ځمکني اجنټ" بدلوي.ډیری ځمکني نباتات د C3 فوتوسنتز له لارې CO2 تصفیه کوي، پداسې حال کې چې C4 نباتات د تودوخې، وچو استوګنځایونو لپاره ډیر مناسب دي او په لوړ CO254 جزوي فشار کې ډیر اغیزمن دي.سیانوباکتریا یو بدیل وړاندیز کوي چې کولی شي په C3 بوټو کې د کاربن ډای اکسایډ کمیدو خطرناک وړاندوینې له مینځه ویسي.سیانوباکټریا د کاربن د بډای کولو یو اغیزمن میکانیزم په رامینځته کولو سره د فوتو تنفس محدودیتونه لرې کړي چې په هغه کې د CO2 لوړ جزوي فشارونه د شاوخوا کاربوکسیزومونو دننه د ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) لخوا وړاندې کیږي او ساتل کیږي.که چیرې د سیانوباکتریل بایوکمپوزیت تولید زیات شي، دا د اقلیم د بدلون په وړاندې مبارزه کې د انسانانو لپاره یوه مهمه وسله ګرځیدلی شي.
بایوکمپوزیتونه (لچین نقلونه) د دودیزو مایکروالګا او سیانوباکټیریا تعلیق کلتورونو په پرتله روښانه ګټې وړاندې کوي، د CO2 لوړه کچه چمتو کوي، د ککړتیا خطرونه کموي، او د رقابتي CO2 مخنیوی ژمنه کوي.لګښتونه د پام وړ د ځمکې، اوبو او غذايي موادو کارول کموي56.دا څیړنه د لوړ فعالیت بایوکمپیټیبل لیټیکس رامینځته کولو او جوړولو امکان ښیي چې کله د امیدوار سبسټریټ په توګه د لوفاه سپنج سره یوځای شي ، کولی شي د جراحي په میاشتو کې د CO2 موثریت چمتو کړي پداسې حال کې چې لږترلږه د حجرو ضایع ساتي.بایوکمپوزیتونه کولی شي په نظرياتي توګه په کال کې نږدې 570 t CO2 t-1 بایو ماس ترلاسه کړي او ممکن د اقلیم بدلون ته زموږ په ځواب کې د BECCS د ځنګلونو ستراتیژیو څخه ډیر مهم ثابت شي.د پولیمر ترکیب نور اصلاح کولو سره ، د لوړې ر lightا شدت کې ازموینې ، او د پراخه میټابولیک انجینرۍ سره یوځای ، د طبیعت اصلي بایوجیو انجینر کولی شي یوځل بیا ژغورنې ته راشي.
د اکریلیک لیټیکس پولیمر د سټیرین مونومرونو ، بټیل اکریلیټ او اکریلیک اسید مخلوط په کارولو سره چمتو شوي ، او pH د 0.1 M سوډیم هایدروکسایډ (جدول 2) سره 7 ته تنظیم شوی.سټیرین او بټیل اکریلیټ د پولیمر زنځیرونو لویه برخه جوړوي، پداسې حال کې چې اکریلیک اسید د لیټیکس ذرات په تعلیق کې ساتلو کې مرسته کوي.د لیټیکس ساختماني ملکیتونه د شیشې لیږد تودوخې (Tg) لخوا ټاکل کیږي ، کوم چې د سټیرین او بټیل اکریلیټ تناسب بدلولو سره کنټرول کیږي ، کوم چې په ترتیب سره "سخت" او "نرم" ملکیتونه چمتو کوي 58.یو عام اکریلیک لیټیکس پولیمر 50:50 سټیرین دی: بټیل اکریلیټ 30، نو پدې څیړنه کې د دې تناسب سره لیټیکس د "نورمال" لیټیکس په توګه راجع شوی ، او لیټیکس د لوړ سټیرین مینځپانګې سره د ټیټ سټیرین مینځپانګې سره لیټیکس ته راجع شوی. ."نرم" ته "سخت" ویل کیږي.
یو لومړنی ایمولشن د 30 مونومر څاڅکو د ثبات لپاره د استخراج شوي اوبو (174 g) ، سوډیم بای کاربونټ (0.5 g) او Rhodapex Ab/20 سرفیکټینټ (30.92 g) (Solvay) په کارولو سره چمتو شوی و.د سرنج پمپ سره د شیشې سرنج (ساینس ګلاس انجینرۍ) په کارولو سره ، یو ثانوي ایلیکوټ چې سټیرین ، بټیل اکریلیټ او اکریلیک اسید لري چې په جدول 2 کې لیست شوي د 4 ساعتونو په اوږدو کې لومړني ایمولشن ته د 100 ملی لیتر h-1 په اندازې سره په ښکته انداز کې اضافه شوي (کول - پالمر، ماونټ ورنون، الینوس).د dHO او امونیم پرسلفیټ (100 ملی لیتر، 3٪ w/w) په کارولو سره د پولیمرائزیشن ابتکار 59 حل چمتو کړئ.
محلول چې dHO (206 g)، سوډیم بای کاربونیټ (1 g) او Rhodapex Ab/20 (4.42 g) لري د یو سټینلیس سټیل پروپیلر (Heidolph Hei-TORQUE value 100) په کارولو سره د سټینلیس سټیل پروپیلر سره وخورئ او تودوخه په 82 سانتي ګراد کې تودوخه کړئ. د VWR ساینسي 1137P ګرمو اوبو حمام کې د اوبو جاکټ شوی کڅوړه.د مونومر (28.21 g) او پیل کونکي (20.60 g) د کم وزن محلول د جاکټ شوي کڅوړه کې د ښکته په لور اضافه شوی او د 20 دقیقو لپاره یې اچول شوی.پاتې مونومر (150 ml h-1) او initiator (27 ml h-1) محلولونه په کلکه سره مخلوط کړئ ترڅو ذرات په تعلیق کې وساتئ تر هغه چې دوی د اوبو جاکټ کې د 10 ملی لیتر سرنجونو او 100 ملی لیتره په ترتیب سره په یو کانټینر کې اضافه شي. .د سرنج پمپ سره بشپړ شوی.د سټیریر سرعت د سلیري حجم زیاتوالي له امله لوړ شوی ترڅو د سلیري ساتلو ډاډ ترلاسه کړي.د ابتکار او ایمولشن اضافه کولو وروسته، د عکس العمل تودوخه 85 ° C ته لوړه شوه، په 450 rpm کې د 30 دقیقو لپاره ښه وخورئ، بیا 65 ° C ته سړه کړئ.د یخولو وروسته، دوه بې ځایه شوي محلولونه په لیټیکس کې اضافه شوي: tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) (70٪ په اوبو کې) (5 g، 14٪ د وزن له مخې) او isoascorbic acid (5 g، 10٪ د وزن له مخې)..د T-BHP څاڅکي اضافه کړئ او د 20 دقیقو لپاره پریږدئ.ایریتوربیک اسید بیا د سرنج پمپ په کارولو سره د 10 ملی لیتر سرنج څخه د 4 ملی لیتر / ساعت په نرخ کې اضافه شوی.د لیټیک محلول بیا د خونې تودوخې ته یخ شوی او د pH 7 سره د 0.1M سوډیم هایدروکسایډ سره تنظیم شوی.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - د 37,60 لیټیک پینټ لپاره د ټیټ زهرجن بایو ډیګریډ وړ کولیسنټ - په دریو حجمونو کې د سرنج او پمپ سره اضافه شوی (0, 4, 12% v/v) د لیټیکس مخلوط لپاره د یوځای کولو اجنټ په توګه د وچولو پرمهال د فلم جوړولو اسانتیا لپاره 37.د لیټیکس سالډونو سلنه د هر پولیمر 100 μl د مخکې وزن شوي المونیم ورق کیپونو کې ځای په ځای کولو او په تنور کې د 24 ساعتونو لپاره په 100 ° C کې وچولو سره ټاکل شوې.
د روښنايي لیږد لپاره، هر لیټیکس مخلوط د مایکروسکوپ سلایډ کې د سټینلیس سټیل ډراپ مکعب په کارولو سره تطبیق شوی ترڅو د 100 µm فلمونه تولید کړي او د 48 ساعتونو لپاره په 20 ° C کې وچ شي.د رڼا لیږد (په فوتوسنتیک ډول فعال وړانګو باندې متمرکز شوی، λ 400–700 nm) په ILT950 SpectriLight spectroradiometer کې د سینسر سره د 30 W فلوروسینټ څراغ څخه د 35 سانتي مترو په فاصله کې اندازه شوی (سلوانیا لکس لاین پلس) - چیرې چې n = 6 رڼا سرچینه سیانوباکتریا وه او ژوندی موجودات مرکب مواد ساتل کیږي.د SpectrILight III سافټویر نسخه 3.5 د λ 400–700 nm61 حد کې د روښانتیا او لیږد ثبتولو لپاره کارول شوی و.ټولې نمونې د سینسر په سر کې ځای پر ځای شوي، او د شیشې سلایډونه د کنټرول په توګه کارول شوي.
د لیٹیکس نمونې د سیلیکون بیکینګ ډش کې اضافه شوي او د 24 ساعتونو لپاره وچولو ته اجازه ورکړل شوې مخکې لدې چې د سختۍ لپاره ازموینه وشي.د وچ شوي لیټیکس نمونه د x10 مایکروسکوپ لاندې په فولادو کیپ کې ځای په ځای کړئ.د تمرکز کولو وروسته، نمونې د Buehler Micromet II مایکرو هارډنس ټیسټر کې ارزول شوي.نمونه د 100 څخه تر 200 ګرامه ځواک سره مخ وه او د بار وخت 7 ثانیو ته ټاکل شوی ترڅو په نمونه کې د الماس ډینټ رامینځته کړي.چاپ د اضافي شکل اندازه کولو سافټویر سره د بروکر الیکون × 10 مایکروسکوپ هدف په کارولو سره تحلیل شوی.د ویکرز سختۍ فورمول (1 مساوي) د هر لیټیکس سختۍ محاسبه کولو لپاره کارول شوی و، چیرته چې HV د ویکر شمیره ده، F پلي شوی ځواک دی، او d د انډینټ ډیګونالونو اوسط دی چې د لیټیکس د لوړوالي او عرض څخه محاسبه کیږي.د شاخص ارزښت."نرم" لیټیکس د انډینټیشن ازموینې په جریان کې د چپکولو او اوږدولو له امله نشي اندازه کیدی.
د لیټیکس ترکیب د شیشې لیږد تودوخې (Tg) ټاکلو لپاره ، د پولیمر نمونې د سیلیکا جیل لوښو کې ځای په ځای شوي ، د 24 ساعتونو لپاره وچ شوي ، وزن یې 0.005 g ته رسیدلی ، او د نمونې لوښو کې کیښودل شوي.ډش پوښل شوی او په یو توپیر سکین کولو رنګیمیټر کې ځای په ځای شوی و (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, Pyris data analysis software)62.د تودوخې جریان میتود د تودوخې اندازه کولو لپاره په ورته تنور کې د تودوخې جوړ شوي تفتیش سره د حوالې کپ او نمونې پیالې ځای په ځای کولو لپاره کارول کیږي.په ټولیزه توګه دوه ریمپونه د یو ثابت منحل کولو لپاره کارول شوي.د نمونې میتود په مکرر ډول د -20 ° C څخه 180 ° C ته د 20 ° C په یوه دقیقه کې لوړ شوی.هر پیل او پای ټکی د 1 دقیقې لپاره ساتل کیږي ترڅو د تودوخې وقفې حساب شي.
د CO2 جذبولو لپاره د بایوکمپوزیټ وړتیا ارزولو لپاره، نمونې چمتو شوي او ازمول شوي په ورته ډول زموږ په تیرو مطالعاتو کې 31.وچ او په اتوماتیک ډول د مینځلو کالی تقریبا د 1 × 1 × 5 سانتي مترو په پټو کې پرې شوی او وزن شوی.600 μl د هر سیانوباکټریا فشار دوه خورا مؤثره بایو کوټینګونه د هرې لوفاه پټې په یوه پای کې تطبیق کړئ، نږدې 1 × 1 × 3 سانتي متره پوښ ​​​​کړئ، او په تیاره کې د 24 ساعتونو لپاره په 20 درجو کې وچ کړئ.د لوفا د میکروپورس جوړښت له امله، ځینې فورمول ضایع شوي، نو د حجرو بارولو موثریت 100٪ نه و.د دې ستونزې د له منځه وړلو لپاره، په لوفه کې د وچې چمتو کولو وزن ټاکل شوی او د وچې چمتو کولو حواله ته نورمال شوی.ابیوټیک کنټرولونه چې لوفاه، لیټیکس، او جراثیمي غذايي مواد لري په ورته ډول چمتو شوي.
د CO2 د پورته کولو نیمه بسته ازموینې ترسره کولو لپاره، بایوکمپوزیټ (n = 3) په 50 ملی لیتر شیشې ټیوب کې ځای په ځای کړئ ترڅو د بایوکومپوزیت یوه پایه (پرته له بایوکوټینګ) د 5 ملی لیتر ودې متوسط ​​سره په تماس کې وي، چې غذايي موادو ته اجازه ورکوي. د کیپیلري عمل لخوا لیږدول کیږي..بوتل د 20 ملي میتر قطر سره د بټیل ربړ کارک سره مهر شوی او د سپینو زرو المونیم کیپ سره ټوټه شوی.یوځل چې مهر شي، 45 ملی لیتره 5٪ CO2/هوا د یوې جراثیمي ستنې سره چې د ګازو سره تړل شوي سرنج سره نښلول کیږي داخل کړئ.د کنټرول تعلیق د حجرو کثافت (n = 3) په غذايي موادو کې د بایوکمپوزیټ د حجرو بار سره مساوي و.ازموینې په 18 ± 2 ° C کې د 16:8 د فوتو پیریډ سره او د 30.5 µmol m-2 s-1 فوټوپیریډ سره ترسره شوې.د سر ځای په هرو دوو ورځو کې د ګازو کلک سرنج سره لیرې شوی او د CO2 متر سره د انفراریډ جذب GEOTech G100 سره تحلیل شوی ترڅو د CO2 جذب شوي فیصده معلومه کړي.د CO2 ګاز مخلوط مساوي حجم اضافه کړئ.
% CO2 فکس په لاندې ډول محاسبه کیږي: % CO2 فکس = 5٪ (v/v) - %CO2 (مساوات 2) ولیکئ چیرې چې P = فشار، V = حجم، T = تودوخه، او R = مثالی ګاز ثابت.
د سیانوباکتریا او بایوکمپوزیټونو د کنټرول تعلیق لپاره راپور شوي CO2 پورته کولو نرخ غیر بیولوژیکي کنټرولونو ته نورمال شوي.د جی بایوماس فعال واحد د وچ بایوماس مقدار دی چې په مینځلو کې متحرک کیږي.دا د حجرو فکس کولو دمخه او وروسته د لوفاه نمونو وزن کولو سره ټاکل کیږي.د حجرو بار وزن (د بایوماس مساوي) لپاره محاسبه په انفرادي ډول د وچولو دمخه او وروسته د چمتووالي وزن کولو او د حجرو چمتو کولو کثافت محاسبه کولو سره (مساوات 3).داسې انګیرل کیږي چې د حجرو چمتووالی د تنظیم کولو په وخت کې یو شان وي.
Minitab 18 او Microsoft Excel د RealStatistics Add-in سره د احصایوي تحلیل لپاره کارول شوي.نورمالیت د انډرسن - ډارلینګ ازموینې په کارولو سره ازمول شوی و، او د توپیرونو مساوات د لیوین ازموینې په کارولو سره ازمول شوی و.د دې انګیرنو د قناعت وړ ډاټا د دوه اړخیز توپیر (ANOVA) په کارولو سره د توکی ازموینې سره د پوسټ هاک تحلیل په توګه تحلیل شوي.دوه اړخیز معلومات چې د نورمالیت او مساوي توپیرونو انګیرنې نه پوره کوي د شیرر-رای هارا ټیسټ او بیا د مان-ویټني U-ټیسټ په کارولو سره تحلیل شوي ترڅو د درملنې ترمینځ اهمیت وټاکي.عمومي شوي خطي مخلوط (GLM) ماډلونه د غیر نورمال ډیټا لپاره د دریو فکتورونو سره کارول شوي ، چیرې چې معلومات د جانسن ټرانسفارم 63 په کارولو سره بدل شوي.د پییرسن محصولاتو دقیق ارتباط د ټیکسانول غلظت ، د شیشې لیږد تودوخې ، او د لیټیکس زهرجنیت او چپکولو ډیټا ترمینځ اړیکې ارزولو لپاره ترسره شوي.