Bilim adamları, havadan co₂ yakalayan canlı yapı materyali yaratıyor

Tibbitt liderliğindeki disiplinler arası bir araştırma ekibi şimdi bu vizyonu gerçeğe dönüştürdü: Siyanobakteri olarak bilinen fotosentetik bakterileri yazdırılabilir bir jele dahil etti ve karbonu havadan canlı olarak büyüttü ve aktif olarak çıkardı. Araştırmacılar son zamanlarda dergideki bir çalışmada "fotosentetik yaşam materyallerini" sundular. Doğa İletişimi.

Anahtar karakteristik: çift karbon sekestrasyonu

Malzeme 3D baskı kullanılarak şekillendirilebilir ve CO'ya ek olarak sadece güneş ışığı ve kolayca mevcut besinlere sahip yapay deniz suyu gerektirir₂ büyümek için. "Bir yapı malzemesi olarak,₂ doğrudan gelecekte binalarda,

Bu konuda özel bir şey: Canlı malzeme çok daha fazla co emer₂ daha organik büyüme yoluyla bağlanır. Tibbitt, "Bunun nedeni, malzemenin sadece biyokütlede değil, aynı zamanda bu siyanobakterilerin özel bir özelliği olan mineraller şeklinde de karbon depolayabilmesidir."

Çalışmanın iki baş yazarından biri olan Yifan Cui şöyle açıklıyor: "Siyanobakteriler dünyanın en eski yaşam formları arasındadır. Fotosentezde oldukça etkilidirler ve CO'dan biyokütle üretmek için en zayıf ışığı bile kullanabilirler.₂ ve su. "

Aynı zamanda, bakteriler fotosentezin bir sonucu olarak kimyasal ortamlarını hücre dışındaki değiştirir, böylece katı karbonatlar (kireç gibi) çökelir. Bu mineraller ek bir karbon lavabosunu temsil eder ve - biyokütlenin aksine - Store CO₂ daha kararlı bir biçimde.

Master inşaatçıları olarak siyanobakteri

Tibbitt'in araştırma grubunda doktora öğrencisi olan Cui, "Bu yeteneği özellikle materyalimizde kullanıyoruz" diyor. Pratik bir yan etki: Mineraller malzemenin içine biriktirilir ve mekanik olarak güçlendirilir. Bu şekilde, siyanobakteriler başlangıçta yumuşak yapıları yavaşça sertleştirir.

Laboratuvar testleri, malzemenin 400 günlük bir süre boyunca CO2'yi sürekli olarak bağladığını gösterdi, çoğu mineral formunda - yaklaşık 26 miligram CO₂ gram malzeme başına. Bu, birçok biyolojik yaklaşımdan önemli ölçüde daha fazla ve geri dönüştürülmüş betonun kimyasal mineralizasyonu ile karşılaştırılabilir (yaklaşık 7 mg co₂ gram başına).

Habitat olarak hidrojel

Canlı hücreleri barındıran taşıyıcı malzeme bir hidrojeldir-yüksek su içeriğine sahip çapraz bağlı polimerlerden yapılmış bir jel. Tibbitt'in ekibi, ışığı taşıyabilmesi için polimer ağını seçti₂su ve besin maddeleri ve hücrelerin malzemeden ayrılmadan eşit olarak yayılmasını sağlar.

Siyanobakterilerin mümkün olduğunca uzun süre yaşamasını ve verimli kalmasını sağlamak için araştırmacılar, yüzey alanını arttırmak, ışık penetrasyonunu artırmak ve besin akışını teşvik etmek için 3D baskı işlemleri kullanarak yapıların geometrisini optimize ettiler.

İlk yazar Dalia Dranseike: "Bu şekilde, ışık penetrasyonunu sağlayan ve besin sıvısını vücut boyunca kılcal kuvvetlerle pasif olarak dağıtan yapılar oluşturduk." Bu tasarım sayesinde, kapsüllenmiş siyanobakteriler bir yıldan fazla bir süredir verimli bir şekilde yaşadı, Tibbitt'in ekibindeki malzeme araştırmacısı rapor etmekten memnuniyet duyuyor.

Karbon lavabo olarak altyapı

Araştırmacılar, yaşam materyallerini CO'yu bağlayabilen düşük enerjili ve çevre dostu bir yaklaşım olarak görüyor₂ Atmosferden ve karbon sekestrasyonu için mevcut kimyasal işlemleri tamamlayın. "Gelecekte, malzemenin CO'yu bağlamak için bina cepheleri için bir kaplama olarak nasıl kullanılabileceğini araştırmak istiyoruz.₂ Bir binanın tüm yaşam döngüsü boyunca, "Tibbitt ileriye bakıyor.

Hala uzun bir yol var - ancak mimarlık alanından meslektaşları konsepti zaten ele geçirdi ve ilk yorumları deneysel bir şekilde gerçekleştirdiler.

Venedik ve Milan'da iki kurulum

ETH doktora öğrencisi Andrea Shin Ling sayesinde, ETH laboratuvarlarının temel araştırması, Venedik'teki Mimarlık Bienali'nde büyük sahneye çıktı. Bu çalışmaya katılan mimar ve biyo-tasarımcı, "Üretim sürecini laboratuvar formatından oda boyutlarına kadar ölçeklendirmek özellikle zordu" diyor.

Ling, doktorasını ETH profesörü Benjamin Dillenburger'in Dijital Bina Teknolojileri Başkanı'nda yapıyor. Tezinde, fonksiyonel siyanobakteriler içeren canlı yapıları mimari ölçekte basabilen biyofabrikasyon için bir platform geliştirdi.

Kanada Pavyonu'ndaki Picoplanktonics kurulumu için proje ekibi, basılı yapıları, en büyük üç metre yüksekliğinde iki ağaç gövdesi benzeri nesne inşa etmek için canlı yapı taşları olarak kullandı. Siyanobakteriler sayesinde, bunların her biri 18 kg'a kadar bağlanabilir₂ Yıllık-ılıman bölgede yaklaşık 20 yaşındaki bir çam ağacı kadar.

Ling, "Kurulum bir deney - Kanada Pavyonu'nu, siyanobakterilerin gelişmesi için yeterli ışık, nem ve sıcaklık sağlayacak ve sonra nasıl davrandıklarını izleyeceğiz" diyor. Bu bir taahhüttür: ekip, tesisatı her gün izler ve korur. 23 Kasım'a kadar.

24. Triennale Di Milano'da Dafne'nin cildi gelecekteki bina zarfları için canlı malzemelerin potansiyelini araştırıyor. Ahşap zona ile kaplı bir yapıda, mikroorganizmalar zamanla ahşabı değiştiren derin yeşil bir patina oluşturur: Çürüme işareti, CO'yu bağlayan aktif bir tasarım elemanı haline gelir.₂ ve mikrobiyal süreçlerin estetiğini vurgular. Dafne'nin Cildi Maeid Studio ve Dalia Dranseike arasında bir işbirliğidir. "Biz Bakteriler: Biyotik Mimariye Doğru Notlar" sergisinin bir parçasıdır ve 9 Kasım'a kadar sürer.

Fotosentetik yaşam malzemesi, disiplinlerarası bir işbirliği sayesinde oluşturuldu. Alive (Yaşam Materyalleri ile İleri Mühendislik). ETH Zürih Girişimi, çok çeşitli uygulamalar için yeni yaşam malzemeleri geliştirmek için farklı disiplinlerden araştırmacılar arasında işbirliğini teşvik etmektedir.