Учёные разработали новый «живой» материал. На левом изображении — 3D-печатный «ананас» с растущими внутри него сине-зелёными водорослями. На правом изображён аналогичный объект, но в форме куба.
Учёные из Швейцарии создали новый «живой» материал, содержащий сине-зелёные водоросли, который в будущем может пригодиться для экологичного строительства зданий.
Благодаря сине-зелёным водорослям, или цианобактериям, новый материал обладает способностью к фотосинтезу. Это означает, что он может химически преобразовывать углекислый газ (CO2), солнечный свет и воду в кислород и сахара, которые способствуют росту.
В присутствии определённых питательных веществ материал также может преобразовывать CO2 в твёрдые карбонатные минералы, такие как известняк, говорится в новом исследовании, опубликованном 23 апреля в журнале Nature Communications. Со временем эти минералы образуют внутри материала прочную решётку, которая укрепляет его и сохраняет углерод в стабильной форме.
«Материал может хранить углерод не только в виде биомассы, но и в виде минералов – это особое свойство этих цианобактерий», — сказал соавтор исследования Марк Тиббитт, доцент кафедры макромолекулярной инженерии Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе. «В будущем он может помочь консервировать CO2 непосредственно в зданиях».
Создавая минеральный скелет с помощью CO2 и питательных веществ, материал постепенно повышает собственную механическую прочность, что делает его хорошим кандидатом для строительства, говорится в исследовании.
Исследователи предполагают, что в один прекрасный день этот материал можно будет использовать в качестве покрытия фасадов зданий для всасывания CO2 непосредственно из атмосферы. В ходе исследования материал непрерывно поглощал CO2 в течение 400 дней подряд, сохраняя около 26 миллиграммов CO2 на грамм материала в виде карбонатных осадков. По словам исследователей, этот показатель является высокоэффективным и значительно превышает другие формы биологического поглощения CO2.
Новый материал развивался с течением времени, становясь более жёстким и зелёным в течение 400-дневного периода исследования благодаря фотосинтезу и минерализации.
Основой нового материала является гидрогель, который печатают на 3D-принтере. Исследователи вырастили в нём цианобактерии, обеспечив достаточную проницаемость для света, воды и CO2. Затем учёные протестировали различные формы гидрогеля, чтобы определить наилучшую геометрию для выживания цианобактерий.
«Цианобактерии — одна из старейших форм жизни в мире», — говорит соавтор исследования Ифань Цуй, докторант кафедры макромолекулярной инженерии ETH Zurich. «Их фотосинтез очень эффективен, они могут использовать даже самый слабый свет для производства биомассы из CO2 и воды».
Учёные уже использовали свой материал в архитектурных проектах, например, в этих объектах, похожих на стволы деревьев.
В ходе исследования учёные купали гидрогели в искусственной морской воде, чтобы обеспечить необходимые питательные вещества для выпадения минеральных осадков. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, как эти питательные вещества, например кальций и магний, можно добавлять в материал, используемый для облицовки зданий.
Пока же исследователи придумывают различные формы, которые мог бы принимать материал. На архитектурной выставке в Венеции команда представила свой материал в виде двух объектов, похожих на стволы деревьев, которые могут поглощать до 18 килограммов CO2 в год — столько же, сколько 20-летняя сосна, говорится в заявлении.
Источник: habr.com