چاپ ۳ بعدی مرجان ها آینده زیست انرژی
نهایت علم: پژوهشگران می گویند چاپ سه بعدی مرجان ها می تواند برای پرورش جلبك ها استفاده گردد و آینده انرژی های زیستی را بسازد.
به گزارش نهایت علم به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، با گرم شدن کره زمین که دمای هوا به دنبال آن در دریاها افزایش می یابد، صخره های مرجانی در سراسر جهان در حال از بین رفتن هستند. این صخره های ظریف بطور ویژه حتی به تغییرات جزئی در دمای متوسط و میزان شوری آب حساس هستند و مرگ آنها می تواند برای خیلی از موجودات دریایی که در این صخره ها زندگی می کنند، فاجعه باشد. این امر سبب شده است که پژوهشگران به فکر راهکارهای مختلفی باشند و یکی از امیدوارکننده ترین آنها، چاپ سه بعدی صخره های جایگزین است.
در صورتیکه مرجان های چاپ سه بعدی نمی توانند مرجان های زنده را بازگردانند، اما می توانند به تجدید قوای بعضی از اکوسیستم هایی که از صخره ها استفاده می نمایند، کمک کنند. اما مصرف اصلی آن می تواند در رشد سوخت های زیستی دریایی باشد.
مرجان ها بخش اصلی برخی از اکوسیستم های دریایی گرمسیری را می سازند. بدون حضور آنها زنجیره های غذایی در این اکوسیستم ها مختل می شوند. بعنوان مثال، انواع خاصی از میکرو جلبک ها در همزیستی با مرجان ها زندگی می کنند. مرجان ها سطحی را برای رشد میکرو جلبک ها فراهم می کنند و در عوض، جلبک ها برای مرجان ها مواد غذایی تولید می کنند.
این میکرو جلبک ها همین طور بعنوان یک سوخت زیستی غنی از انرژی به شمار می روند.
این مساله برای دکتر "دنیل وانگپراسورت" از دانشگاه کمبریج الهام بخش شد تا یک ساختار مرجانی مصنوعی برای رشد جلبک ها ایجاد کند، بدین سبب می توان از آن برای برداشت سوخت های زیستی بهره برد.
وی اظهار داشت: مرجان ها در جمع آوری و استفاده از نور بسیار کارآمد هستند. در آزمایشگاه ما به دنبال روش هایی برای تقلید از این استراتژی های طبیعت و به کار بردن آنها در برنامه های تجاری هستیم.
وی ادامه داد: ما یک بافت و اسکلت مرجانی مصنوعی را با تلفیقی از ژل های پلیمری و هیدروژل های ترکیب شده با نانومواد سلولزی برای تقلید از خواص نوری مرجان های زنده ایجاد کردیم. سلولز یک بیوپلیمر فراوان است؛ در پراکندگی نور بسیار عالی است و ما از آن برای بهینه سازی تحویل نور به جلبک های فتوسنتزی استفاده کردیم.
پژوهشگران اهتمام در به حداکثر رساندن پتانسیل رشد میکرو جلبک ها به نام "Marinichlorella kaistiae" دارند. این جلبک خاص، اسیدهای چرب تولید می کند که فوق العاده غنی از انرژی هستند. جلبک ها در مرجان های "Pocilloporidae" رشد می کنند، بدین سبب پژوهشگران برای تهیه نقشه های چاپ سه بعدی، این مرجان ها را اسکن کرد.
به عبارت دقیق تر، شکل فنجانی مرجان جمع می شود و نور را در مناطقی که جلبک ها رشد می کنند، متمرکز می کند. مرجان خصوصاً در متمرکز کردن طول موج های آبی و نارنجی نور که جلبک ها برای فتوسنتز نیاز دارند، کارآمد است.
"وانگپراسورت" اظهار داشت: با کپی کردن زیستگاه میزبان، ما می توانیم از مرجان های چاپ سه بعدی شده نیز بعنوان یک سیستم مدل برای همزیستی مرجان-جلبک استفاده نماییم که برای فهم تجزیه همزیستی در هنگام کاهش صخره های مرجانی لازم است. ضمن اینکه کاربردهای مختلف بسیاری برای تکنولوژی جدید ما وجود دارد.
وی ادامه داد: ما اخیراً شرکتی به نام "مانتاز"(mantaz) تاسیس کرده ایم که از روش های برداشت نور با الهام از مرجان ها برای پرورش جلبک در محصولات زیستی در کشورهای در حال توسعه استفاده می نماید. ما امیدواریم که تکنیک ما مقیاس پذیر باشد، بدین سبب می تواند تأثیری واقعی بر انتشار گازهای گلخانه ای که عامل مرگ و میر صخره های مرجانی است، بگذارد.
پژوهشگران می گویند پرورش جلبک ها فقط برای تولید سوخت های زیستی خوب نیست، بلکه عمده ترین مصرف کننده گازهای گلخانه ای نیز هستند. یافتن راهی برای تولید انبوه جلبک ها می تواند یک فیلتر کربن بزرگ را برای مناطق اطراف ایجاد کند.
یکی از بزرگترین مشکلی که پژوهشگران با آن روبرو شده اند، این است که "Marinichlorella" که میکرو جلبک است، در پروسه انتقال از میزبان طبیعی خود به مرجان های مصنوعی می میرد. با این وجود، بوسیله یک روش زیست چاپ منحصر به فرد، پژوهشگران توانستند در پروسه تولید، جلبک ها را روی سطح مرجان های مصنوعی جدید بکارند.
از فواید دیگر مرجان های مصنوعی این است که آنها نسبت به مرجان واقعی سطح رشد بهتری را برای جلبک ها فراهم می کنند. پژوهشگران توانستند شکل مرجان مصنوعی را برای کارآمدتر شدن در جذب نور فراهم آورند و محیط غنی از فوتون برای رشد جلبک ها فراهم آورند.
ساختارهای مرجانی جدید در مقایسه با مرجان طبیعی به میکرو جلبک ها اجازه می دهند ۱۰۰ برابر سریع تر رشد کنند و در یک بستر متراکم تر نسبت به هر منطقه دیگری که کشت شده اند، چه در آزمایشگاه و چه در دریا رشد کنند.
بزرگترین مشکل پژوهشگران هم اکنون مقیاس پذیری است. هر کسی که با روند تولید افزودنی آشنا باشد، احتمالاً می داند که این بهترین سیستم برای تولید انبوه نیست. با این وجود در این حالت، پژوهشگران گزینه دیگری برای تولید مرجان مصنوعی ندارند. آنها امیدوار هستند که نوآوری های جدید در فضای تولید مواد افزودنی به آنها کمک نماید تا روند تولید خودرا در این حوزه سرعت بیشتری ببخشند.
این مطالعه در مجله Nature Communications انتشار یافته است.
منبع: نهایت علم
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب