Учени създадоха "жив" материал, който изсмуква въглероден диоксид от въздуха 26.06 | 17:30

Учени в Швейцария създадоха нов "жив" материал, съдържащ синьо-зелени водорасли, който според тях може в бъдеще да се използва в строителството за борба с климатичните промени.

Благодарение на включените цианобактерии (синьо-зелени водорасли), материалът е фотосинтетичен – тоест, може химически да преобразува въглероден диоксид (CO2), слънчева светлина и вода в кислород и захари, които подпомагат растежа. Освен това, при наличие на определени хранителни вещества, материалът може да превръща CO2 в твърди карбонатни минерали, като варовик, съобщават изследователите в публикация от 23 април в списание Nature Communications. С течение на времето тези минерали изграждат здрава решетъчна структура в материала, която го усилва и позволява по-стабилно съхранение на въглерод, отколкото при обикновена фотосинтеза.

"Материалът може да съхранява въглерод не само като биомаса, но и във вид на минерали – това е специално свойство на тези цианобактерии", казва доц. Марк Тибит, съавтор на изследването от Швейцарския федерален технологичен институт (ETH) в Цюрих. "Като строителен материал, той би могъл директно да улавя и съхранява CO2 в сградите."

Без възможността да съхранява въглерод във вид на минерали, новият материал би бил мек и желеподобен. С образуването на минерален "скелет" обаче, чрез използване на CO2 и хранителни вещества, материалът постепенно подобрява механичната си здравина и става потенциален кандидат за приложение в строителството.

Учените предлагат материалът в бъдеще да се използва като покритие за фасади, способно да извлича CO2 директно от атмосферата. В лабораторни условия материалът е улавял CO2 непрекъснато в продължение на 400 дни, съхранявайки около 26 милиграма CO2 на грам материал под формата на карбонатни отлагания – стойност, която според изследователите е значително по-висока от други форми на биологично съхранение на въглерод.

Все по-интензивният зелен цвят на материала е доказателство за натрупване на CO2 под формата на биомаса. Растежът на цианобактериите обаче достига плато след около 30 дни, което означава, че улавянето на въглерод под формата на биомаса намалява след този период, но не спира напълно.

Основата на материала е триизмерно печатим хидрогел – гел с високо водно съдържание и пореста структура. Вътре в него учените култивират цианобактерии, като осигуряват достатъчно достъп на светлина, вода и CO2. Различни форми на хидрогела са тествани, за да се определи най-подходящата геометрия за оцеляване на бактериите.

"Цианобактериите са едни от най-старите форми на живот на Земята", коментира д-р Йифан Куей, съавтор на изследването. "Те са изключително ефективни във фотосинтезата и могат да използват дори слаба светлина за производство на биомаса от CO2 и вода."

В експериментите хидрогелите са поставяни в изкуствена морска вода, за да получават необходимите хранителни вещества за минерализация. За практическо приложение предстои да се изясни как тези вещества, сред които калций и магнезий, могат да се въвеждат в материала при използване върху сгради.

Учените разглеждат и различни форми на приложение. На архитектурна изложба във Венеция е представена инсталация от два обекта, наподобяващи дънери, които могат да абсорбират до 18 килограма CO2 годишно – количество, сравнимо с абсорбцията на 20-годишен бор.

Възможно е цианобактериите допълнително да бъдат генетично модифицирани с цел повишаване на фотосинтетичния им капацитет преди интеграция в материала, отбелязват изследователите.

"Виждаме нашия жив материал като нискоенергийна и екологично щадяща алтернатива за улавяне на CO2 от атмосферата, която да допълва съществуващите химически процеси за улавяне на въглерод", посочва доц. Тибит.