Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com.Tá tú ag baint úsáide as leagan brabhsálaí a bhfuil tacaíocht CSS teoranta aige.Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer).Ina theannta sin, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, taispeánann muid an suíomh gan stíleanna agus JavaScript.
Taispeánann sé timpeallán de thrí shleamhnán ag an am céanna.Bain úsáid as na cnaipí Roimhe agus Ar Aghaidh chun bogadh trí thrí shleamhnán ag an am, nó bain úsáid as na cnaipí sleamhnáin ag an deireadh chun bogadh trí thrí shleamhnán ag an am.
Tá gabháil agus stóráil carbóin riachtanach chun spriocanna Chomhaontú Pháras a bhaint amach.Is é fótaisintéis teicneolaíocht an dúlra chun carbón a ghabháil.Ag tarraingt inspioráid ó léicin, d'fhorbraíomar bithchomhchodach fótaisintéiseach 3D cyanobacteria (ie léicean a aithris) ag baint úsáide as polaiméir laitéis aicrileach a chuirtear ar spúinse loofah.Ba é an ráta glactha CO2 ag an mbith-chomhchodach ná 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 de bhithmhais d-1.Tá an ráta glactha bunaithe ar bhithmhais thirim ag tús an turgnaimh agus áirítear leis CO2 a úsáidtear chun bithmhais nua a fhás chomh maith le CO2 atá i gcomhdhúile stórála amhail carbaihiodráití.Bhí na rátaí glactha seo 14-20 uair níos airde ná bearta rialaithe sciodair agus d’fhéadfaí iad a scála suas chun bithmhais 570 t CO2 t-1 a ghabháil in aghaidh na bliana-1, comhionann le 5.5-8.17 × 106 heicteár d’úsáid talún, ag baint 8-12 GtCO2. CO2 in aghaidh na bliana.I gcodarsnacht leis sin, is é 0.4–1.2 × 109 ha an bhithfhuinneamh foraoise le gabháil agus stóráil carbóin.D'fhan an bithchomhchodach feidhmiúil ar feadh 12 seachtaine gan cothaithigh nó uisce breise, agus cuireadh deireadh leis an turgnamh ina dhiaidh sin.Laistigh de sheasamh teicneolaíochta ilghnéitheach na daonnachta chun dul i ngleic le hathrú aeráide, tá an poitéinseal ag bith-chomhchodanna cianobaictéaracha atá innealtóireacht agus optamaithe le haghaidh imscaradh inbhuanaithe agus inscálaithe chun baint CO2 a mhéadú agus caillteanais uisce, cothaitheach agus úsáid talún á laghdú.
Is bagairt dáiríre é an t-athrú aeráide don bhithéagsúlacht dhomhanda, do chobhsaíocht éiceachórais agus do dhaoine.Chun a éifeachtaí is measa a mhaolú, tá gá le cláir dhícharbúraithe comhordaithe agus ar mhórscála, agus, ar ndóigh, tá gá le foirm éigin de gháis cheaptha teasa a bhaint go díreach as an atmaisféar.In ainneoin dícharbónú dearfach a dhéanamh ar ghiniúint leictreachais2,3, níl aon réitigh teicneolaíochta atá inbhuanaithe go heacnamaíoch faoi láthair chun dé-ocsaíd charbóin san atmaisféar (CO2)4 a laghdú, cé go bhfuil dul chun cinn á dhéanamh ar ghabháil gáis múcháin5.In ionad réitigh innealtóireachta inscálaithe agus praiticiúla, ba chóir do dhaoine dul chuig innealtóirí nádúrtha chun carbón a ghabháil – orgánaigh fhótaisintéiseach (orgánaigh fhótatrófacha).Is é fótaisintéis teicneolaíocht forlámhú carbóin an dúlra, ach tá amhras ann faoina chumas chun saibhriú carbóin antrapaigineach a aisiompú ar scálaí ama brí, tá einsímí neamhéifeachtach, agus tá amhras ann faoina chumas imscaradh ar scálaí cuí.Bealach féideartha le haghaidh fótatrófaithe is ea foraoisiú, a ghearrann crainn le haghaidh bithfhuinnimh le gabháil agus stóráil carbóin (BECCS) mar theicneolaíocht astaíochtaí diúltacha a chuidíonn le glanastaíochtaí CO21 a laghdú.Chun sprioc teochta Chomhaontú Pháras de 1.5°C a bhaint amach, áfach, agus BECCS á úsáid mar phríomh-mhodh bheadh 0.4 go 1.2 × 109 ha, comhionann le 25–75% den talamh arúil domhanda reatha6 ag teastáil.Ina theannta sin, cuireann an neamhchinnteacht a bhaineann le hiarmhairtí domhanda toirchiú CO2 amhras faoi éifeachtúlacht fhoriomlán ionchasach plandálacha foraoise7.Má táimid chun na spriocanna teochta atá leagtha síos ag Comhaontú Pháras a bhaint amach, ní mór 100 soicind de GtCO2 de gháis cheaptha teasa (GGR) a bhaint as an atmaisféar gach bliain.D’fhógair Roinn Taighde agus Nuálaíochta an RA maoiniú le déanaí do chúig thionscadal GGR8 lena n-áirítear bainistíocht tailte móna, síonchaitheamh carraige feabhsaithe, plandáil crann, bithcharr agus barraí ilbhliantúla chun an próiseas BECCS a chothú.Is iad na costais a bhaineann le níos mó ná 130 MtCO2 a bhaint as an atmaisféar in aghaidh na bliana ná 10-100 US$/tCO2, 0.2-8.1 MtCO2 in aghaidh na bliana le haghaidh athchóiriú tailte móna, 52-480 US$/tCO2 agus 12-27 MtCO2 in aghaidh na bliana chun carraigeacha a shíonchaitheamh. , 0.4-30 USD / bliain.tCO2, 3.6 MtCO2/bliain, méadú 1% ar achar foraoise, 0.4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/bl, bithchar, 140-270 US$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 in aghaidh na bliana do bharra buana a úsáideann BECCS9.
D’fhéadfadh meascán de na cineálacha cur chuige seo an sprioc 130 Mt CO2 in aghaidh na bliana a bhaint amach, ach tá costais shíonchaitheamh carraige agus BECCS ard, agus tá gá le bunábhar don phróiseas táirgthe bithcharr, cé go bhfuil sé sách saor agus nach mbaineann le húsáid talún.cuireann sé an fhorbairt agus an uimhir seo chun teicneolaíochtaí GGR eile a imscaradh.
In ionad a bheith ag lorg réitigh ar thalamh, lorg uisce, go háirithe fótatrófaigh aoncheallacha mar mhicrealgaí agus cianobacteria10.Gabhann algaí (lena n-áirítear cianobacteria) thart ar 50% de dhé-ocsaíd charbóin an domhain, cé nach ionann iad agus ach 1% de bhithmhais an domhain11.Is príomh-bhithinnealtóirí an dúlra iad cyanobacteria, a leagann an bonn le haghaidh meitibileacht riospráide agus éabhlóid na beatha ilcheallach trí fhótaisintéis ocsaigine12.Ní rud nua é an smaoineamh cianobacteria a úsáid chun carbón a ghabháil, ach osclaíonn modhanna nuálacha láithriú fisiceach spéiseanna nua do na horgánaigh ársa seo.
Is sócmhainní réamhshocraithe iad linnte oscailte agus fóta-imoibreoirí nuair a úsáidtear microalgae agus cianobacteria chun críocha tionsclaíocha.Úsáideann na córais cultúir seo cultúr fionraí ina snámhann cealla go héasca i meán fáis14;Mar sin féin, tá go leor míbhuntáistí ag locháin agus fóta-imoibreoirí, mar shampla droch-aistriú CO2 mais, dianúsáid talún agus uisce, so-ghabhálacht do bhithshalú, agus costais arda tógála agus oibríochta15,16.Tá bith-imoibreoirí bithscannáin nach n-úsáideann cultúir chrochta níos eacnamaí ó thaobh uisce agus spáis de, ach tá siad i mbaol damáiste ó dhíscriosadh, seans maith go ndíormalann bithscannán (agus dá bhrí sin cailliúint bithmhaise gníomhach), agus tá siad chomh seans maith céanna maidir le bithshalú17.
Tá gá le cineálacha cur chuige nua chun an ráta glactha CO2 a mhéadú agus chun aghaidh a thabhairt ar na fadhbanna a chuireann srian ar imoibreoirí sciodair agus bithscannáin.Cur chuige amháin den sórt sin is ea bith-chomhchodanna fótaisintéiseach arna spreagadh ag léicin.Is coimpléasc fungais agus fótaiúnta (micreaalga agus/nó cianabaictéir) iad léicin a chlúdaíonn thart ar 12% d'achar talún an Domhain18.Soláthraíonn na fungais tacaíocht fhisiciúil, cosaint, agus ancaireacht don tsubstráit fhóta-bhitheolaíoch, rud a chuireann carbón ar fáil do na fungais (mar bhreis táirgí fótaisintéise).“Mimiceach léicin” is ea an bhithchomhchodach a bheartaítear, ina ndéantar daonra comhchruinnithe de chianabaictéir a dhíluailithe i bhfoirm bithchóta tanaí ar fhoshraith iompróra.Chomh maith le cealla, tá maitrís polaiméire sa bhithchóta a fhéadfaidh an fungas a athsholáthar.Is fearr eibleachtaí polaiméire uisce-bhunaithe nó “latexes” toisc go bhfuil siad bith-chomhoiriúnach, buan, saor, éasca le láimhseáil agus ar fáil ar bhonn tráchtála19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Bíonn tionchar mór ag comhdhéanamh na laitéis agus an próiseas foirmithe scannáin ar shocrú cealla le polaiméirí laitéis.Is próiseas ilchineálach é polaiméiriú eibleachta a úsáidtear chun rubar sintéiseach, bratuithe greamaitheacha, séalaithe, breiseáin choincréite, bratuithe páipéir agus teicstíle, agus péinteanna laitéis27 a tháirgeadh.Tá roinnt buntáistí aige thar mhodhanna eile de pholaiméiriú, amhail ráta imoibrithe ard agus éifeachtacht chomhshó monaiméir, chomh maith le héascaíocht rialaithe táirge27,28.Braitheann rogha monaiméirí ar airíonna inmhianaithe an scannáin pholaiméir mar thoradh air, agus le haghaidh córais monaiméirí measctha (ie, copolymerizations), is féidir airíonna an pholaiméir a athrú trí chóimheasa éagsúla monaiméirí a roghnú a fhoirmíonn an t-ábhar polaiméire mar thoradh air.Tá acrylate búitile agus styrene i measc na monaiméirí laitéis aicrileach is coitianta agus úsáidtear iad anseo.Ina theannta sin, is minic a úsáidtear oibreáin chomhdhlúthúcháin (eg Texanol) chun foirmiú aonfhoirmeach scannán a chur chun cinn nuair is féidir leo airíonna na laitéis polaiméire a athrú chun sciath láidir agus “leanúnach” (comhtháthú) a tháirgeadh.Inár staidéar cruthúnais tosaigh ar choincheap, rinneadh achar dromchla ard, bith-chomhchodach 3D porosity ard a dhéanamh ag baint úsáide as péint laitéis tráchtála a cuireadh i bhfeidhm ar spúinse loofah.Tar éis ionramhálacha fada agus leanúnacha (ocht seachtaine), léirigh an bithchomhchodach cumas teoranta chun cianobacteria a choinneáil ar scafall an loofah toisc gur lagaigh fás cille sláine struchtúrach na laitéis.Sa staidéar reatha, bhí sé mar aidhm againn sraith de pholaiméirí laitéis aicrileach de cheimic aitheanta a fhorbairt le húsáid leanúnach in iarratais gabhála carbóin gan díghrádú polaiméire a íobairt.Agus é sin á dhéanamh againn, léirigh muid an cumas eilimintí maitrís polaiméire cosúil le léicean a chruthú a sholáthraíonn feidhmíocht bhitheolaíoch fheabhsaithe agus leaisteachas meicniúil méadaithe go suntasach i gcomparáid le bithchomhchodanna cruthaithe.Cuirfidh barrfheabhsú breise dlús le glacadh bithchomhchodanna do ghabháil charbóin, go háirithe nuair a chuirtear iad le chéile le cianobacteria arna mhodhnú go meitibileach chun forlámhú CO2 a fheabhsú.
Rinneadh tástáil ar naoi laitéis le trí fhoirmliú polaiméire (H = "crua", N = "gnáth", S = "bog") agus trí chineál Texanol (0, 4, 12% v/v) le haghaidh tocsaineachta agus comhghaolú brú.greamaitheacha.ó dhá cyanobacteria.Bhí tionchar suntasach ag cineál laitéis ar S. elongatus PCC 7942 (tástáil Shirer-Ray-Hare, laitéis: DF=2, H=23.157, P=<0.001) agus CCAP 1479/1A (ANOVA dhá bhealach, laitéis: DF=2, F = 103.93, P = < 0.001) (Fíor 1a).Níor chuir an tiúchan texanol isteach go mór ar fhás S. elongatus PCC 7942, ní raibh ach N-latex neamh-tocsaineach (Fíor 1a), agus chothaigh 0 N agus 4 N fás de 26% agus 35%, faoi seach (Mann-). Whitney U, 0 N vs 4 N: W = 13.50, P = 0.245; 0 N in aghaidh rialaithe: W = 25.0, P = 0.061; 4 N in aghaidh rialaithe: W = 25.0, P = 0.061) agus 12 N fás inchomparáide. le rialú bitheolaíoch (Ollscoil Mann-Whitney, 12 N vs rialú: W = 17.0, P = 0.885).I gcás S. elongatus CCAP 1479/1A, ba fhachtóirí tábhachtacha iad an meascán laitéis agus an tiúchan texanol, agus chonacthas idirghníomhaíocht shuntasach idir an dá cheann (ANOVA dhá-bhealach, laitéis: 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).Chuir 0 N agus gach laitéis “bog” fás chun cinn (Fíor 1a).Tá claonadh ann fás a fheabhsú le laghdú ar chomhdhéanamh styrene.
Tástáil tocsaineachta agus greamaitheachta ar chianabaictéir (Synechococcus elongatus PCC 7942 agus CCAP 1479/1A) le foirmlithe laitéis, gaol le teocht trasdula gloine (Tg) agus maitrís cinnteoireachta bunaithe ar shonraí tocsaineachta agus greamaitheachta.(a) Rinneadh tástáil ar thocsaineacht agus úsáid á baint as ceapacha leithleacha den fhás céatadánach de chianabaictéir a normalaíodh chun saothráin chrochta a rialú.Tá na cóireálacha atá marcáilte le * difriúil go mór ó na rialuithe.(b) sonraí fáis cianobacteria i gcoinne laitéis Tg (meán ± SD; n = 3).(c) Líon carnach na gcianabaictéar a scaoiltear ón tástáil greamaitheachta bithchomhchodach.(d) Sonraí greamaitheachta i gcoinne Tg na laitéis (meán ± StDev; n = 3).e Maitrís cinnidh bunaithe ar shonraí tocsaineachta agus greamaitheachta.Is é an cóimheas idir styrene agus aicriligh bhúitile ná 1:3 do laitéis “crua” (H), 1:1 do “gnáth” (N) agus 3:1 do “bog” (S).Freagraíonn na huimhreacha roimhe seo sa chód laitéis d'ábhar Texanol.
I bhformhór na gcásanna, tháinig laghdú ar inmharthanacht cille le méadú ar thiúchan texanol, ach ní raibh aon chomhghaol suntasach ann d'aon cheann de na cineálacha (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0.127, P = 0.527).Ar fig.Léiríonn 1b an gaol idir fás cille agus teocht trasdula gloine (Tg).Tá comhghaol diúltach láidir idir tiúchan texanol agus luachanna Tg (H-latex: DF=7, r=-0.989, P=<0.001; N-latex: DF=7, r=-0.964, P=<0.001 ; S- laitéis: DF=7, r=-0.946, P=<0.001).Léirigh na sonraí go raibh an Tg optamach le haghaidh fáis S. elongatus PCC 7942 timpeall 17 °C (Fíor 1b), agus bhí S. elongatus CCAP 1479/1A i bhfabhar Tg faoi 0 °C (Fíor 1b).S. elongatus CCAP 1479/1A amháin a raibh comhghaol diúltach láidir idir Tg agus sonraí tocsaineachta (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
Bhí dea-chleamhnas greamaitheachta ag gach laitéis, agus níor scaoil aon cheann acu níos mó ná 1% de na cealla tar éis 72 h (Fíor 1c).Ní raibh aon difríocht shuntasach idir na laitéisí den dá shraith de S. elongatus (PCC 7942: tástáil Scheirer-Ray-Hara, LaTeX*Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- Tástáil gha).– Tástáil ghiorria, laitéis*texanol, DF=4, H=3.277, P=0.513).De réir mar a mhéadaíonn tiúchan Texanol, scaoiltear níos mó cealla (Fíor 1c).i gcomparáid le S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (Fíor 1d).Ina theannta sin, ní raibh aon ghaol staitistiúil idir Tg agus greamaitheacht cille an dá tréith (PCC 7942: DF=25, r=0.301, P=0.127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0.287, P=0.147).
I gcás an dá shraith, ní raibh polaiméirí laitéis “crua” éifeachtach.I gcodarsnacht leis sin, d'fheidhmigh 4N agus 12N is fearr i gcoinne S. elongatus PCC 7942, agus d'fheidhmigh 4S agus 12S is fearr i gcoinne CCAP 1479/1A (Fíor 1e), cé gur léir go bhfuil spás ann le leas iomlán a bhaint as an maitrís polaiméire.Baineadh úsáid as na polaiméirí seo i dtástálacha leath-bhaisc ar ghlacadh CO2 glan.
Rinneadh monatóireacht ar fhótafiseolaíocht ar feadh 7 lá ag baint úsáide as cealla ar fionraí i gcomhdhéanamh laitéis uiscí.Go ginearálta, laghdaítear an ráta fótaisintéise dealraitheach (PS) agus an uastáirgeacht chandamach PSII (Fv/Fm) le himeacht ama, ach tá an laghdú seo míchothrom agus léiríonn roinnt tacair sonraí PS freagra déphasic, rud a thugann freagra páirteach le tuiscint, cé go bhfuil aisghabháil fíor-ama ann. gníomhaíocht PS níos giorra (Fíor 2a agus 3b).Ní raibh an freagra déphasic Fv/Fm chomh mór sin (Fíoracha 2b agus 3b).
(a) Ráta fótaisintéise dealraitheach (PS) agus (b) uastáirgeacht chandamach PSII (Fv/Fm) de Synechococcus elongatus PCC 7942 mar fhreagra ar fhoirmlithe laitéis i gcomparáid le saothráin rialaithe fionraí.Is é an cóimheas idir styrene agus aicriligh bhúitile ná 1:3 do laitéis “crua” (H), 1:1 do “gnáth” (N) agus 3:1 do “bog” (S).Freagraíonn na huimhreacha roimhe seo sa chód laitéis d'ábhar Texanol.(meán ± diall caighdeánach; n = 3).
(a) Ráta fótaisintéise dealraitheach (PS) agus (b) uastáirgeacht chandamach PSII (Fv/Fm) de Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A mar fhreagra ar fhoirmlithe laitéis i gcomparáid le saothráin rialaithe fionraí.Is é an cóimheas idir styrene agus aicriligh bhúitile ná 1:3 do laitéis “crua” (H), 1:1 do “gnáth” (N) agus 3:1 do “bog” (S).Freagraíonn na huimhreacha roimhe seo sa chód laitéis d'ábhar Texanol.(meán ± diall caighdeánach; n = 3).
Maidir le S. elongatus PCC 7942, ní raibh tionchar ag comhdhéanamh laitéis agus tiúchan Texanol ar PS le himeacht ama (GLM, LaTeX*Texanol*Am, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), cé go raibh comhdhéanamh ina fhachtóir tábhachtach (GLM)., am laitéis*, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (Fíor 2a).Ní raibh aon éifeacht shuntasach ag tiúchan Texanol le himeacht ama (GLM, Texanol*, DF=14, F=1.63, P=0.078).Bhí idirghníomhaíocht shuntasach ann a raibh tionchar aige ar Fv/Fm (GLM, LaTeX*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001).Bhí tionchar suntasach ag an idirghníomhú idir foirmiú laitéis agus tiúchan Texanol ar Fv/Fm (GLM, LaTeX*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001).Bíonn tionchar freisin ag gach paraiméadar ar Fv/Fm le himeacht ama (GLM, LaTeX* Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 agus Texanol*Am, DF=14, F=10.71, P=< 0.001).Choinnigh LaTeX 12H na meánluachanna PS agus Fv/Fm is ísle (Fíor 2b), rud a léiríonn go bhfuil an polaiméir seo níos tocsaineach.
Bhí difríocht shuntasach idir PS de S. elongatus CCAP 1479/1A (GLM, am laitéis * Texanol *, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), le comhdhéanamh laitéis seachas tiúchan Texanol (GLM, LaTeX*, DF). =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*, DF=14, F=1.26, P=0.239).Choinnigh polaiméirí “bog” 0S agus 4S leibhéil beagán níos airde feidhmíochta PS ná fionraí rialaithe (Mann-Whitney U, 0S i gcoinne rialuithe, W = 686.0, P = 0.044, 4S in aghaidh rialuithe, W = 713, P = 0.01) agus chothaigh siad an feabhsaithe Fv.Léiríonn /Fm (Fíor 3a) iompar níos éifeachtaí go Fótachóras II.I gcás luachanna Fv/Fm de chealla CCAP 1479/1A, bhí difríocht shuntasach laitéis le himeacht ama (GLM, LaTeX*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (Fíor 3b).).
Ar fig.Taispeánann 4 an meán PS agus Fv/Fm thar thréimhse 7 lá mar fheidhm fáis cille do gach tréithchineál.Ní raibh patrún soiléir ag S. elongatus PCC 7942 (Fíor 4a agus b), áfach, léirigh CCAP 1479/1A caidreamh parabolach idir luachanna PS (Fíor 4c) agus Fv/Fm (Fig. 4d) mar an fásann cóimheasa stiréine agus aicriligh bhúitile le hathrú.
Gaol idir fás agus fótafiseolaíocht Synechococcus longum ar ullmhóidí laitéis.(a) Sonraí tocsaineachta breactha i gcoinne ráta dealraitheach fótaisintéiseach (PS), (b) uastáirgeacht chandamach PSII (Fv/Fm) de CSP 7942. c Sonraí tocsaineachta arna bhreacadh in aghaidh PS agus d Fv/Fm CCAP 1479/1A.Is é an cóimheas idir styrene agus aicriligh bhúitile ná 1:3 do laitéis “crua” (H), 1:1 do “gnáth” (N) agus 3:1 do “bog” (S).Freagraíonn na huimhreacha roimhe seo sa chód laitéis d'ábhar Texanol.(meán ± diall caighdeánach; n = 3).
Bhí éifeacht theoranta ag an PCC bithchomhchodach 7942 ar choinneáil cille le láisteadh cille suntasach le linn na chéad cheithre seachtaine (Fíor 5).Tar éis na céime tosaigh de ghlacadh CO2, thosaigh cealla a bhí socraithe le laitéis 12 N ag scaoileadh CO2, agus mhair an patrún seo idir laethanta 4 agus 14 (Fíor 5b).Tá na sonraí seo comhsheasmhach le breathnuithe ar mhídhath na lí.Thosaigh iontógáil glan CO2 arís ó lá 18. In ainneoin scaoileadh cille (Fíor 5a), bhailigh bithchomhchodach PCC 7942 12 N níos mó CO2 fós ná an fionraí rialaithe thar 28 lá, cé go raibh sé beagán (U-tástáil Mann-Whitney, W = 2275.5; P = 0.066).Is é an ráta ionsú CO2 le laitéis 12 N agus 4 N ná 0.51 ± 0.34 agus 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 de bhithmhais d-1.Bhí difríocht shuntasach staitistiúil idir leibhéil cóireála agus ama (tástáil an Chathaoirligh-Ray-Hare, cóireáil: DF=2, H=70.62, P=<0.001 am: DF=13, H=23.63, P=0.034), ach tá sé nach raibh.bhí gaol suntasach idir cóireáil agus am (tástáil an Chathaoirligh-Ray-Har, cóireáil am*: DF=26, H=8.70, P=0.999).
Tástálacha leathbhaiste ar ghlacadh CO2 ar bhithchomhchodanna Synechococcus elongatus PCC 7942 ag baint úsáide as laitéis 4N agus 12N.(a) Taispeánann íomhánna scaoileadh cille agus dídhathú lí, chomh maith le híomhánna SEM den bhithchomhchodach roimh agus tar éis na tástála.Léiríonn línte poncaithe bána suíomhanna sil-leagan cille ar an mbithchomhchodach.(b) Glacadh glan charnach CO2 thar thréimhse ceithre seachtaine.Tá cóimheas 1:1 1:1 ag laitéis “Gnáth” (N) idir styrene agus aicriligh bhúitile.Freagraíonn na huimhreacha roimhe seo sa chód laitéis d'ábhar Texanol.(meán ± diall caighdeánach; n = 3).
Feabhsaíodh coinneáil cille go mór le haghaidh brú CCAP 1479/1A le 4S agus 12S, cé gur athraigh an lí dath go mall le himeacht ama (Fíor 6a).Déanann bithchomhchodach CCAP 1479/1A ionsú CO2 ar feadh 84 lá iomlán (12 sheachtain) gan forlíontaí cothaitheacha breise.Dhearbhaigh anailís SEM (Fíor 6a) an bhreathnóireacht amhairc ar dhíorma cille beaga.Ar dtús, bhí na cealla clúdaithe le sciath laitéis a choinnigh a sláine in ainneoin fás cille.Bhí an ráta glactha CO2 i bhfad níos airde ná an grúpa rialaithe (tástáil Scheirer-Ray-Har, cóireáil: DF=2; H=240.59; P=<0.001, am: DF=42; H=112; P=<0.001) ( Fíor 6b).Bhain bithmhaise 12S an t-iontógáil CO2 is airde amach (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 bithmhais in aghaidh an lae), agus bhí an laitéis 4S 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 bithmhais in aghaidh an lae, ach ní raibh difríocht mhór acu (Mann-Whitney U. . tástáil, W = 1507.50; P = 0.07) agus gan aon idirghníomhaíocht shuntasach idir cóireáil agus am (tástáil Shirer-Rey-Hara, am * cóireáil: DF = 82; H = 10 .37; P = 1.000).
Tástáil ar ghlacadh leath-lot CO2 ag baint úsáide as bithchomhchodanna CCAP 1479/1A Synechococcus elongatus le laitéis 4N agus 12N.(a) Taispeánann íomhánna scaoileadh cille agus dídhathú lí, chomh maith le híomhánna SEM den bhithchomhchodach roimh agus tar éis na tástála.Léiríonn línte poncaithe bána suíomhanna sil-leagan cille ar an mbithchomhchodach.(b) Glacadh glan charnach CO2 thar an tréimhse dhá sheachtain déag.Tá cóimheas styrene le haicrioláit bhúitile de 1:1 ag laitéis “bog” (S).Freagraíonn na huimhreacha roimhe seo sa chód laitéis d'ábhar Texanol.(meán ± diall caighdeánach; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Tástáil Shirer-Ray-Har, cóireáil ama*: DF=4, H=3.243, P=0.518) nó bithchomhchodach S. elongatus CCAP 1479/1A (cóireáil dhá-ANOVA, am*: DF=8 , F = 1.79, P = 0.119) (Fíor S4).Bhí an cion carbaihiodráit is airde ag Biocomposite PCC 7942 ag seachtaine 2 (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), agus bhí an cion carbaihiodráit is airde ag an bhfionraí rialaithe ag seachtaine 4 nuair (rialú = 59.6 ± 2.84%). w/w).Bhí ábhar carbaihiodráit iomlán bithchomhchodach CCAP 1479/1A inchomparáide leis an bhfionraí rialaithe ach amháin ag tús na trialach, le roinnt athruithe ar an laitéis 12S ag seachtaine 4. Ba iad na luachanna is airde don bhithchomhchodach ná 51.9 ± 9.6 wt% le haghaidh 4S agus 77.1 ± 17.0 wt% le haghaidh 12S.
Leagamar amach féidearthachtaí dearaidh a léiriú chun sláine struchtúrach bratuithe polaiméire laitéis scannán tanaí a fheabhsú mar chomhpháirt thábhachtach den choincheap bithchomhchodach aithrise léicin gan bith-chomhoiriúnacht nó feidhmíocht a íobairt.Go deimhin, má sháraítear na dúshláin struchtúracha a bhaineann le fás cille, táimid ag súil le feabhsuithe suntasacha feidhmíochta thar ár mbith-chomhchodanna turgnamhacha, atá inchomparáide cheana féin le córais gabhála carbóin cianobacteria agus microalgae eile.
Ní mór do chótaí a bheith neamh-tocsaineach, buan, tacú le greamaitheacht cille fadtéarmach, agus ní mór dóibh a bheith scagach chun aistriú mais CO2 éifeachtach agus degassing O2 a chur chun cinn.Is furasta polaiméirí aicrileach de chineál laitéis a ullmhú agus úsáidtear iad go forleathan sna tionscail phéint, teicstíle agus ghreamaitheacha30.Chomhcheangail muid cianobacteria le eibleacht polaiméir laitéis aicrileach uisce-bhunaithe polaiméirithe le cóimheas sonrach de cháithníní styrene / aicrioláit bhúitile agus tiúchain éagsúla Texanol.Roghnaíodh styrene agus aicrioláit bhúitile chun a bheith in ann na hairíonna fisiceacha a rialú, go háirithe leaisteachas agus éifeachtúlacht comhtháthaithe an bhrataithe (ríthábhachtach le haghaidh sciath láidir agus an-ghreamaitheach), rud a cheadaíonn comhiomláin na gcáithníní "crua" agus "bog" a shintéisiú.Tugann sonraí tocsaineachta le tuiscint nach bhfuil laitéis “crua” a bhfuil cion ard styrene ann a chabhródh le maireachtáil chianóbaictéar.Murab ionann agus aicrioláit bhúitile, meastar styrene a bheith tocsaineach d'algaí32,33.D'imoibrigh tréithchineálacha cyanobacteria go difriúil le laitéis, agus socraíodh an teocht thrasdultach ghloine optamach (Tg) do S. elongatus PCC 7942, agus léirigh S. elongatus CCAP 1479/1A caidreamh diúltach líneach le Tg.
Bíonn tionchar ag an teocht a thriomú ar an gcumas scannán laitéis aonfhoirmeach leanúnach a fhoirmiú.Má tá an teocht a thriomú faoi bhun an Íosteocht Foirmithe Scannán (MFFT), ní bheidh na cáithníní laitéis polaiméire le chéile go hiomlán, rud a fhágann nach mbeidh greamaitheacht ach ag an gcomhéadan cáithníní.Tá droch-ghreamaitheacht agus neart meicniúil ag na scannáin mar thoradh air sin agus d'fhéadfadh siad a bheith i bhfoirm púdair29 fiú.Tá dlúthbhaint ag MFFT le Tg, ar féidir é a rialú trí chomhdhéanamh monaiméir agus trí chomhábhair cosúil le Texanol a chur leis.Cinneann Tg go leor d’airíonna fisiceacha an bhrataithe dá bharr, a d’fhéadfadh a bheith i riocht rubairithe nó gloine34.De réir chothromóid Flory-Fox35, braitheann Tg ar an gcineál monaiméir agus ar an gcomhdhéanamh céatadáin choibhneasta.Is féidir le comhdhlúthú a chur leis an MFFT a ísliú trí Tg na gcáithníní laitéis a chur faoi chois go heatramhach, rud a fhágann gur féidir scannán a fhoirmiú ag teochtaí níos ísle, ach fós foirmíonn sé sciath crua agus láidir toisc go n-imíonn an comhchéimneach go mall le himeacht ama nó go bhfuil sé bainte 36 .
Cuireann méadú ar thiúchan Texanol foirmiú scannán chun cinn trí na cáithníní polaiméire a mhaolú (laghdú Tg) mar gheall ar ionsú na gcáithníní le linn a thriomú, rud a mhéadaíonn neart an scannáin chomhtháite agus greamaitheacht cille.Toisc go dtriomaítear an bithchomhchodach ag teocht chomhthimpeallach (~18–20°C), tá an Tg (30 go 55°C) den laitéis “crua” níos airde ná an teocht a thriomú, rud a chiallaíonn go mb’fhéidir nach mbeadh comhdhlúthú na gcáithníní optamach, agus mar thoradh air sin tá. Ar deireadh thiar, mar thoradh ar scannáin B a fhanann vitreous, droch-airíonna meicniúla agus greamaitheacha, leaisteachas teoranta agus idirleathadh30, caillteanas cille níos mó.Tarlaíonn foirmiú scannán ó pholaiméirí “gnáth” agus “bog” ag nó faoi bhun Tg an scannáin pholaiméir, agus feabhsaítear foirmiú scannáin trí chomhtháthú feabhsaithe, rud a fhágann go mbíonn scannáin pholaiméireacha leanúnacha ag a bhfuil airíonna meicniúla, comhtháite agus greamaitheacha feabhsaithe.Fanfaidh an scannán a bheidh mar thoradh air sin rubair le linn turgnaimh gabhála CO2 toisc go bhfuil a Tg gar do chumasc (“gnáth” chumasc: 12 go 20 ºC) nó i bhfad níos ísle (cumasc (bog): -21 go -13 °C ) go dtí an teocht chomhthimpeallach 30 .Tá laitéis “crua” (3.4 go 2.9 kgf mm–1) trí huaire níos deacra ná laitéis “gnáth” (1.0 go 0.9 kgf mm–1).Ní féidir cruas laitéis “bog” a thomhas trí mhicrea-chruas mar gheall ar an iomarca rubair agus greamaitheacht ag teocht an tseomra.Is féidir le muirear dromchla difear a dhéanamh freisin ar chleamhnas greamaitheachta, ach tá gá le níos mó sonraí chun faisnéis brí a sholáthar.Mar sin féin, choinnigh gach laitéis na cealla go héifeachtach, ag scaoileadh níos lú ná 1%.
Laghdaíonn táirgiúlacht fótaisintéise le himeacht ama.Mar thoradh ar nochtadh do pholaistiréin cuirtear isteach ar an membrane agus ar strus ocsaídiúcháin38,39,40,41.Bhí na luachanna Fv/Fm de S. elongatus CCAP 1479/1A nochtaithe do 0S agus 4S beagnach dhá uair níos airde i gcomparáid leis an rialú fionraí, atá ag teacht go maith le ráta glactha CO2 an bhithchomhchodaigh 4S, chomh maith le meánluachanna PS níos ísle.luachanna.Léiríonn luachanna Fv/Fm níos airde go bhféadfadh iompar leictreon go PSII níos mó fótón42 a sheachadadh, rud a d’fhéadfadh rátaí fosaithe CO2 níos airde a bheith mar thoradh air.Mar sin féin, ba chóir a thabhairt faoi deara go bhfuarthas sonraí fótafiseolaíocha ó chealla ar crochadh i dtuaslagáin uiscí laitéis agus b'fhéidir nach mbeadh siad inchomparáide go díreach le bithchomhchodanna aibí.
Má chruthaíonn laitéis bac ar mhalartú solais agus/nó gáis as a dtagann srianadh solais agus CO2, féadfaidh sé strus ceallacha a chruthú agus feidhmíocht a laghdú, agus má chuireann sé isteach ar scaoileadh O2, fóta-riospráid39.Rinneadh measúnú ar tharchur solais na bratuithe leigheasta: léirigh laitéis “crua” laghdú beag ar tharchur solais idir 440 agus 480 nm (feabhsaithe go páirteach trí thiúchan Texanol a mhéadú mar gheall ar chomhtháthú scannán feabhsaithe), cé go raibh sé “bog” agus “rialta ” léirigh laitéis laghdú beag ar tharchur solais.léiríonn aon caillteanas faoi deara.Rinneadh na measúnachtaí, chomh maith leis na gorthaí go léir, ar dhéine solais íseal (30.5 µmol m-2 s-1), agus mar sin cúiteofar aon radaíocht fhótaisintéiseach gníomhach mar gheall ar an maitrís polaiméire agus d'fhéadfadh sé a bheith úsáideach fiú chun cosc a chur ar fhóta-chosc.ag déine solais damáiste.
D’fheidhmigh Bithchomhchodach CCAP 1479/1A le linn na 84 lá tástála, gan láimhdeachas cothaitheach nó caillteanas suntasach bithmhaise, arb é príomhchuspóir an staidéir é.D’fhéadfadh baint a bheith ag dídhílsiú cille le próiseas clóróise mar fhreagra ar ocras nítrigine chun maireachtáil fhadtéarmach (staid scíthe) a bhaint amach, a d’fhéadfadh cabhrú le cealla fás a atosú tar éis dóthain carnadh nítrigine a bhaint amach.Dheimhnigh na híomhánna SEM gur fhan na cealla laistigh den bhratú in ainneoin deighilt na gceall, rud a léirigh leaisteachas na laitéis “bog” agus mar sin taispeánadh buntáiste soiléir ar an leagan turgnamhach.Tá thart ar 70% de aicriligháit bhúitile (de réir meáchain) sa laitéis “bog”, atá i bhfad níos airde ná an tiúchan sonraithe do bhratú solúbtha tar éis a thriomú44.
Bhí an glan-glacadh CO2 i bhfad níos airde ná mar a bhí leis an bhfionraí rialaithe (14-20 agus 3-8 huaire níos airde do S. elongatus CCAP 1479/1A agus PCC 7942, faoi seach).Roimhe seo, d'úsáidamar múnla aistrithe mais CO2 chun a thaispeáint go bhfuil grádán tiúchan CO2 géar ar dhromchla an bhithchomhchodach31 mar phríomh-thiománaí ard-tógáil CO2 agus gur féidir feidhmíocht bithchomhchodach a theorannú trí fhriotaíocht in aghaidh aistriú mais.Is féidir an fhadhb seo a shárú trí chomhábhair neamhthocsaineacha, neamhscannánaithe a ionchorprú isteach sa laitéis chun porosacht agus tréscaoilteacht an bhrataithe a mhéadú26, ach d’fhéadfadh coinneáil cille a bheith i mbaol mar go mbeidh scannán níos laige mar thoradh ar an straitéis seo20.Is féidir an comhdhéanamh ceimiceach a athrú le linn polaiméirithe chun porosity a mhéadú, agus is é sin an rogha is fearr, go háirithe i dtéarmaí táirgeadh tionsclaíoch agus inscálaithe45.
Léirigh feidhmíocht an bhithchomhchodaigh nua i gcomparáid le staidéir a rinneadh le déanaí a d’úsáid bithchomhchodanna ó mhicreaalgaí agus ó chianabaictéir buntáistí maidir leis an ráta luchtaithe cille (Tábla 1)21,46 a choigeartú agus le hamanna anailíse níos faide (84 lá in aghaidh 15 uair46 agus 3 seachtaine21).
Tá comparáid fhabhrach idir an cion toirtmhéadrach de charbaihiodráití i gcealla agus staidéir eile47,48,49,50 a úsáideann cianobaictéir agus úsáidtear é mar chritéar féideartha le haghaidh feidhmeanna gabhála agus úsáide/aisghabhála carbóin, amhail próisis choipeadh BECCS49,51 nó chun táirgí in-bhithmhillte a tháirgeadh. bithphlaisteach52 .Mar chuid den réasúnaíocht leis an staidéar seo, glacaimid leis nach uile-íoc don athrú aeráide é an foraoisiú, fiú amháin a mheastar i gcoincheap astaíochtaí diúltacha BECCS, agus go n-ídíonn sé sciar scanrúil de thalamh arúil an domhain6.Mar thurgnamh machnaimh, measadh go mbeadh gá idir 640 agus 950 GtCO2 a bhaint as an atmaisféar faoi 2100 chun ardú teochta domhanda a theorannú go 1.5°C53 (thart ar 8 go 12 GtCO2 in aghaidh na bliana).Chun é seo a bhaint amach le bithchomhchodach feidhmíochta níos fearr (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 bithmhais in aghaidh na bliana-1) bheadh gá le leathnú toirte ó 5.5 × 1010 go 8.2 × 1010 m3 (le héifeachtúlacht fótaisintéiseach inchomparáide), ina mbeadh ó 196 go 2.92 billiún lítear polaiméir.Ag glacadh leis go n-áitíonn 1 m3 de bhithchomhchodaigh 1 m2 d'achar talún, beidh an limistéar a bheidh ag teastáil chun an sprioc iomlán CO2 bliantúil a ionsú idir 5.5 agus 8.17 milliún heicteár, atá comhionann le 0.18-0.27% oiriúnach do shaolré na dtailte sa limistéar talún. trópaicí, agus an limistéar talún a laghdú.an gá atá le BECCS faoi 98-99%.Ba chóir a thabhairt faoi deara go bhfuil an cóimheas gabhála teoiriciúil bunaithe ar an ionsú CO2 a taifeadadh i bhfianaise íseal.Chomh luath agus a nochtar an bhithchomhchodach do sholas nádúrtha níos déine, méadaíonn an ráta glactha CO2, ag laghdú tuilleadh riachtanais talún agus ag cur na scálaí i dtreo an choincheapa bithchomhchodach.Mar sin féin, ní mór an cur i bhfeidhm a bheith ag an meánchiorcal le haghaidh déine agus ré backlight leanúnach.
Tá laghdú tagtha ar éifeacht domhanda toirchithe CO2, ie an méadú ar tháirgiúlacht fásra de bharr infhaighteacht mhéadaithe CO2, ar fhormhór na limistéar talún, is dócha mar gheall ar athruithe ar phríomhchothaithigh ithreach (N agus P) agus acmhainní uisce7.Ciallaíonn sé seo go bhféadfadh sé nach dtiocfaidh méadú ar iontógáil CO2 mar thoradh ar fhótaisintéis talún, in ainneoin tiúchan CO2 ardaithe san aer.Sa chomhthéacs seo, is lú an seans go n-éireoidh le straitéisí maolaithe ar an athrú aeráide ar an talamh mar BECCS.Má dheimhnítear an feiniméan domhanda seo, d’fhéadfadh ár mbith-chomhchodach spreagtha ag léicean a bheith ina phríomhshócmhainn, ag déanamh “gníomhaithe talún” ar mhiocróib fótaisintéiseach uisceacha aoncheallacha.Socraíonn an chuid is mó de phlandaí talún CO2 trí fhótaisintéis C3, agus tá plandaí C4 níos fabhraí do ghnáthóga níos teo agus níos tirime agus tá siad níos éifeachtaí ag brúnna páirteach CO254 níos airde.Tairgeann cyanobacteria rogha eile a d’fhéadfadh na tuartha scanrúla maidir le nochtadh dé-ocsaíd charbóin laghdaithe i ngléasraí C3 a fhritháireamh.Sháraigh cyanobacteria teorainneacha fóta-riospráide trí mheicníocht éifeachtach saibhrithe carbóin a fhorbairt ina gcuirtear brúnna páirteacha níos airde CO2 i láthair agus ina gcoinnítear iad ag ribúlóis-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) laistigh de charbocsaóim timpeall.Más féidir táirgeadh bithchomhchodach cianobaictéarach a mhéadú, d'fhéadfadh sé seo a bheith ina arm tábhachtach don chine daonna sa chomhrac in aghaidh an athraithe aeráide.
Tá buntáistí soiléire ag bithchomhchodanna (mímic léicin) thar chultúir fhionraí traidisiúnta micrialgaí agus chianabaictéir, ag soláthar rátaí glactha CO2 níos airde, ag íoslaghdú rioscaí truaillithe, agus ag gealladh seachaint CO2 iomaíoch.Laghdaíonn costais go mór úsáid talún, uisce agus cothaithigh56.Léiríonn an staidéar seo an fhéidearthacht laitéis bhith-chomhoiriúnach ardfheidhmíochta a fhorbairt agus a mhonarú a d’fhéadfadh, nuair a chomhcheanglaítear é le spúinse loofah mar fhoshraith iarrthóra, glacadh CO2 éifeachtach agus éifeachtúil thar míonna máinliachta agus caillteanas cille á choinneáil chomh híseal agus is féidir.Go teoiriciúil d’fhéadfadh bithchomhchodanna tuairim is 570 t CO2 t-1 de bhithmhais a ghabháil in aghaidh na bliana agus d’fhéadfadh go mbeadh siad níos tábhachtaí ná straitéisí coillteoireachta BECCS inár bhfreagairt ar athrú aeráide.Le leas iomlán a bhaint as an gcomhdhéanamh polaiméire, ag tástáil ar dhéine solais níos airde, agus in éineacht le hinnealtóireacht mheitibileach ilchasta, is féidir le bithgheo-innealtóirí bunaidh an dúlra teacht ar an tarrthála arís.
Ullmhaíodh polaiméirí laitéis aicrileach ag baint úsáide as meascán de mhonaiméirí styrene, aicriláit bhúitile agus aigéad aicrileach, agus coigeartaíodh an pH go 7 le hiodrocsaíd sóidiam 0.1 M (tábla 2).Is iad styrene agus aicriligh bhúitile formhór na slabhraí polaiméire, agus cuidíonn aigéad aicrileach leis na cáithníní laitéis a choinneáil ar fionraí57.Cinntear airíonna struchtúracha laitéis ag an teocht thrasdultach ghloine (Tg), a rialaítear tríd an gcóimheas idir styrene agus aicrioláit bhúitile a athrú, a sholáthraíonn airíonna “crua” agus “bog”, faoi seach58.Is éard atá i ngnáth-pholaiméir laitéis aicrileach ná 50:50 styrene:acrylate búitile 30, mar sin sa staidéar seo tagraíodh do laitéis leis an gcóimheas seo mar laitéis “gnáth”, agus tagraíodh do laitéis le cion styrene níos airde mar laitéis le cion styrene níos ísle. .ar a dtugtar “bog” mar “crua”.
Ullmhaíodh eibleacht príomhúil ag baint úsáide as uisce driogtha (174 g), décharbónáit sóidiam (0.5 g) agus dromchlaghníomhaithe Rhodapex Ab/20 (30.92 g) (Solvay) chun na 30 braoinín monaiméir a chobhsú.Ag baint úsáide as steallaire gloine (Innealtóireacht Gloine Eolaíochta) le caidéal steallaire, cuireadh aliquot tánaisteach ina bhfuil styrene, aicriláit bhúitile agus aigéad aicrileach atá liostaithe i dTábla 2 dropwise ag ráta 100 ml h-1 leis an eibleacht príomhúil thar 4 uair an chloig (Cole -Palmer, Mount Vernon, Illinois).Ullmhaigh tuaslagán de thionscnóir polaiméirithe 59 ag baint úsáide as dHO agus persulfate amóiniam (100 ml, 3% w/w).
Corraigh an tuaslagán ina bhfuil dHO (206 g), décharbónáit sóidiam (1 g) agus Rhodapex Ab/20 (4.42 g) ag baint úsáide as stáirseoir lastuas (luach Heidolph Hei-TORQUE 100) le lián cruach dhosmálta agus teas go 82°C in a. soitheach le seaicéad uisce i ndabhach uisce téite VWR Scientific 1137P.Cuireadh tuaslagán meáchain laghdaithe monaiméir (28.21 g) agus tionscnóir (20.60 g) dropwise leis an soitheach jacketed agus corraigh ar feadh 20 nóiméad.Measc go bríomhar an tuaslagán monaiméir (150 ml h-1) agus an tionscnóra (27 ml h-1) atá fágtha chun na cáithníní a choinneáil ar fionraí go dtí go gcuirfear leis an seaicéad uisce iad ar feadh 5 h ag baint úsáide as steallairí 10 ml agus 100 ml faoi seach i gcoimeádán. .críochnaithe le caidéal steallaire.Méadaíodh an luas stirrer mar gheall ar an méadú ar an toirt sciodair chun coinneáil sciodair a chinntiú.Tar éis an thionscnóir agus an eibleacht a chur leis, ardaíodh an teocht imoibrithe go 85 ° C, corraigh go maith ag 450 rpm ar feadh 30 nóiméad, ansin fuaraithe go 65 ° C.Tar éis fuaraithe, cuireadh dhá réitigh díláithrithe leis an laitéis: hidroperoxide tert-butyl (t-BHP) (70% in uisce) (5 g, 14% de réir meáchain) agus aigéad isoascorbic (5 g, 10% de réir meáchain)..Cuir t-BHP leis an titim agus fág ar feadh 20 nóiméad.Cuireadh aigéad éiritimeach leis ansin ag ráta 4 ml/u as steallaire 10 ml ag baint úsáide as caidéal steallaire.Ansin fuaraíodh an tuaslagán laitéis go teocht an tseomra agus coigeartaíodh é go pH 7 le hiodrocsaíd sóidiam 0.1M.
Cuireadh monaisobutyrate 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol (Texanol) – comhleáiteach in-bhithmhillte ar thocsaineacht íseal le haghaidh péinteanna laitéis 37,60 – le steallaire agus le caidéal i dtrí thoirt (0, 4, 12% v/v) mar oibreán comhdhlúthúcháin do mheascán laitéis chun foirmiú scannáin a éascú le linn triomú37.Cinneadh an céatadán solad laitéis trí 100 µl de gach polaiméir a chur i caipíní scragall alúmanaim réamh-mheáite agus triomú in oigheann ag 100°C ar feadh 24 uair an chloig.
Le haghaidh tarchur solais, cuireadh gach meascán laitéis i bhfeidhm ar shleamhnán micreascóp ag baint úsáide as ciúb titim cruach dhosmálta calabraithe chun scannáin 100 µm a tháirgeadh agus a thriomú ag 20 ° C ar feadh 48 uair an chloig.Rinneadh tarchur solais (dírithe ar radaíocht fótaisintéiseach gníomhach, λ 400–700 nm) a thomhas ar speictroradiometer SpectriLight ILT950 le braiteoir fad 35 cm ó lampa fluaraiseacha 30 W (Sylvania Luxline Plus, n = 6) - áit a raibh an solas foinse a bhí cianobaictéar agus orgánaigh Déantar ábhair chomhchodacha a chaomhnú.Baineadh úsáid as leagan bogearraí SpectriLight III 3.5 chun soilsiú agus tarchur a thaifeadadh sa raon λ 400–700 nm61.Cuireadh na samplaí go léir ar bharr an bhraiteora, agus úsáideadh sleamhnáin ghloine neamhbhrataithe mar rialuithe.
Cuireadh samplaí laitéis le mias bácála silicone agus ceadaíodh iad a thriomú ar feadh 24 uair an chloig sula ndearnadh tástáil orthu le haghaidh cruas.Cuir an sampla laitéis triomaithe ar chaipín cruach faoi mhicreascóp x10.Tar éis díriú, rinneadh measúnú ar na samplaí ar thástálaí microhardness Buehler Micromet II.Cuireadh an sampla faoi fhórsa idir 100 agus 200 gram agus socraíodh an t-am ualaigh go 7 soicind chun fiacla diamanta a chruthú sa sampla.Rinneadh anailís ar an gcló ag baint úsáide as cuspóir micreascóp Bruker Alicona × 10 le bogearraí tomhais cruth breise.Baineadh úsáid as an bhfoirmle cruas Vickers (Cothromóid 1) chun cruas gach laitéis a ríomh, áit gurb é HV an uimhir Vickers, is é F an fórsa feidhmithe, agus is é d meán na trasnáin fhleasc arna ríomh ó airde agus leithead na laitéis.luach fleasc.Ní féidir laitéis “bog” a thomhas mar gheall ar ghreamaitheacht agus stráice le linn na tástála eangaithe.
Chun an teocht trasdula gloine (Tg) den chomhdhéanamh laitéis a chinneadh, cuireadh samplaí polaiméire i miasa glóthacha shilice, a thriomú ar feadh 24 uair an chloig, a mheá go 0.005 g, agus a chur i miasa samplacha.Cuireadh teorainn ar an mhias agus cuireadh i dathmhéadar scanadh difreálach é (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, bogearraí anailíse sonraí Pyris)62.Úsáidtear an modh sreabhadh teasa chun cupáin tagartha agus cupáin samplacha a chur san oigheann céanna le taiscéalaí teochta ionsuite chun an teocht a thomhas.Úsáideadh dhá rampa san iomlán chun cuar comhsheasmhach a chruthú.Ardaíodh an modh samplach arís agus arís eile ó -20°C go 180°C ag ráta 20°C in aghaidh an nóiméid.Stóráiltear gach pointe tosaigh agus pointe deiridh ar feadh 1 nóiméad chun moill teochta a chur san áireamh.
Chun cumas an bhithchomhchodaigh CO2 a ionsú a mheas, ullmhaíodh agus tástáladh samplaí ar an mbealach céanna agus a rinneadh inár staidéar roimhe seo31.Gearradh an t-éadach níocháin triomaithe agus uathchlábháilte i stiallacha de thart ar 1 × 1 × 5 cm agus meáitear é.Cuir 600 µl den dá bhithbhratach is éifeachtaí de gach brú cianobaictéar ar fhoirceann amháin de gach stiall loofah, a chlúdaíonn thart ar 1 × 1 × 3 cm, agus triomaigh sa dorchadas ag 20 °C ar feadh 24 uair an chloig.Mar gheall ar struchtúr macroporous an loofah, bhí cuid den fhoirmle amú, mar sin ní raibh éifeachtacht luchtaithe cille 100%.Chun an fhadhb seo a shárú, rinneadh meáchan an ullmhúcháin tirim ar an loofah a chinneadh agus a normalú go dtí an t-ullmhúchán tirim tagartha.Ullmhaíodh rialuithe aibitheacha comhdhéanta de loofah, laitéis, agus meán cothaitheach steiriúil ar bhealach comhchosúil.
Chun tástáil iontógáil CO2 leathbhaisc a dhéanamh, cuir an bithchomhchodach (n = 3) i bhfeadán gloine 50 ml ionas go mbeidh foirceann amháin den bhithchomhchodach (gan an bithchumhdach) i dteagmháil le 5 ml de mheán fáis, rud a ligeann don chothaitheach. a iompar trí ghníomh ribeach..Tá an buidéal séalaithe le corc rubair búitile le trastomhas 20 mm agus crimped le caipín alúmanaim airgeadach.Nuair a bheidh sé séalaithe, instealladh 45 ml de 5% CO2/aer le snáthaid steiriúil atá ceangailte de steallaire gás-docht.Bhí dlús cille an fhionraí rialaithe (n = 3) comhionann le hualach cille an bhithchomhchodach sa mheán cothaitheach.Rinneadh na tástálacha ag 18 ± 2 °C le fótatréimhse 16:8 agus fótatréimhse 30.5 µmol m-2 s-1.Baineadh spás ceann gach dhá lá le steallaire gás-daingean agus rinneadh anailís air le méadar CO2 le GEOTech G100 ionsú infridhearg chun céatadán an CO2 ionsúite a chinneadh.Cuir méid comhionann de mheascán gáis CO2 leis.
Ríomhtar % CO2 Fix mar seo a leanas: % CO2 Deisigh = 5% (v/v) – scríobh % CO2 (cothromóid 2) áit a bhfuil P = brú, V = toirt, T = teocht, agus R = tairiseach gáis idéalach.
Rinneadh na rátaí glactha CO2 tuairiscithe maidir le fionraí rialaithe cianabaictéir agus bith-chomhábhair a normalú chuig rialuithe neamhbhitheolaíocha.Is é an t-aonad feidhme de bhithmhais g an méid bithmhais tirim díluailithe ar an washcloth.Déantar é a chinneadh trí shamplaí loofah a mheá roimh agus tar éis fosúchán cille.Cuntas a thabhairt ar mhais ualaigh cille (coibhéis bithmhaise) trí na hullmhúcháin a mheá ina n-aonar roimh agus tar éis a thriomú agus trí dhlús ullmhúcháin na cille a ríomh (cothromóid 3).Glactar leis go bhfuil ullmhóidí cille aonchineálach le linn an tsocraithe.
Úsáideadh Minitab 18 agus Microsoft Excel leis an mbreiseán RealStatistics le haghaidh anailíse staitistiúla.Baineadh úsáid as an tástáil Anderson-Darling ar an normáltacht, agus rinneadh tástáil ar chomhionannas éagsúlachtaí ag baint úsáide as tástáil Levene.Rinneadh anailís ar shonraí a shásaíonn na boinn tuisceana seo agus úsáid á baint as anailís déthreo ar athraitheas (ANOVA) le tástáil Tukey mar anailís post hoc.Rinneadh anailís ar shonraí débhealaigh nár chomhlíon boinn tuisceana na normáltachta agus an athraitheas comhionann trí úsáid a bhaint as tástáil Shirer-Ray-Hara agus ansin U-tástáil Mann-Whitney chun suntas idir cóireálacha a chinneadh.Baineadh úsáid as samhlacha measctha líneacha ginearálaithe (GLM) le haghaidh sonraí neamhghnáth le trí fhachtóir, áit ar athraíodh na sonraí ag baint úsáide as an Johnson transform63.Rinneadh comhghaolta nóiméad ar tháirgí Pearson chun an gaol idir tiúchan Texanol, teocht trasdula gloine, agus sonraí tocsaineachta laitéis agus greamaitheachta a mheas.
Am postála: Jan-05-2023