_ Alge sclipitoare și antene de alge: Soluții de energie durabilă sub mare

Cum ar putea antene minuscule atașate algelor mici să accelereze tranziția de la combustibilii fosili? Aceasta este una dintre întrebările studiate de cercetătorii de la Cambridge în timp ce caută noi modalități de decarbonizare a aprovizionării cu energie și de a îmbunătăți sustenabilitatea materialelor dăunătoare, cum ar fi vopselele și coloranții.

Finanțat de Horizon 2020 al Uniunii Europene. programul de cercetare și inovare, proiectul Materiale bio-inspirate și bionice pentru fotosinteză îmbunătățită (BEEP), condus de profesorul Silvia Vignolini din cadrul Departamentului de Chimie Yusuf Hamied, a studiat modul în care organismele marine interacționează cu lumina.

Cele patru Proiectul anual de energie durabilă a reunit nouă grupuri de cercetare din toată Europa și și-a inspirat natură, în special din lumea marină, unde organisme, inclusiv algele, coralii și melcii de mare, au dezvoltat modalități eficiente de a transforma lumina soarelui în energie. Valorificarea acestor proprietăți ar putea ajuta la dezvoltarea de noi sisteme fotosintetice artificiale și bionice.

Unele dintre cele mai strălucitoare și mai colorate materiale din natură - cum ar fi penele de păun, aripile de fluture și opalele - își iau culoarea nu din pigmenți. sau coloranți, dar numai din structura lor internă. Culorile percepute de ochii noștri provin din interacțiunea dintre lumină și nanostructurile de la suprafața materialului, care reflectă anumite lungimi de undă ale luminii.

Ca parte a proiectului BEEP, echipa a studiat culoarea structurală la speciile marine. Unele specii de alge marine au nanostructuri în pereții lor celulari care pot transmite anumite lungimi de undă de lumină vizibilă sau își pot schimba structurile pentru a ghida lumina din interiorul celulei. Cu toate acestea, se știe puțin despre funcția acestor structuri. Oamenii de știință cred că ar putea proteja organismele de lumina UV sau ar putea optimiza capacitățile de recoltare a luminii.

Echipa a studiat proprietățile optice și eficiența de recoltare a luminii a unei game de corali, limacși de mare, microalge și alge marine. Înțelegând proprietățile fotonice și structurale ale acestor specii, oamenii de știință speră să proiecteze noi materiale pentru bio-fotoreactoare și sisteme bionice.

„Suntem fascinați de efectele optice efectuate de aceste organisme”, a spus Maria. Murace, doctorand BEEP. candidat la Cambridge, care studiază culoarea structurală în algele marine și bacteriile marine. „Vrem să înțelegem care sunt materialele și structurile de la baza acestor culori, care ar putea duce la dezvoltarea unor alternative verzi și durabile la vopselele convenționale și coloranții toxici pe care le folosim astăzi.”

BEEP a studiat și diatomeele: alge minuscule fotosintetice care trăiesc în aproape fiecare sistem acvatic de pe Pământ și produc până la jumătate din oxigenul pe care îl respirăm. Cojile de silice ale acestor alge minuscule se formează în structuri uimitoare, dar posedă și proprietăți remarcabile de captare a luminii.

Echipa BEEP a proiectat antene minuscule de captare a luminii și le-a atașat la coji de diatomee. „Aceste antene ne-au permis să adunăm lumina care altfel nu ar fi recoltată de organism, care este convertită și utilizată pentru fotosinteză”, a spus Cesar Vicente Garcia, unul dintre doctoranzii BEEP. studenți, de la Universitatea din Bari din Italia. „Rezultatul este promițător: diatomeele cresc mai mult! Această cercetare ar putea inspira proiectarea de bio-fotoreactoare puternice, sau chiar mai bine

Oamenii de știință au conceput un bio-fotoreactor prototip, constând dintr-un hidrogel complet bio-compatibil care susține creșterea microalgelor și a bacteriilor colorate structurale.Interacțiunea acestor organisme este reciproc avantajoasă, sporind creșterea microalgelor și mărind volumul de biomasă produs, care ar putea avea aplicații în industria producției de biocombustibili.

Pe lângă cercetare, rețeaua a organizat mai multe activități de formare și de sensibilizare, inclusiv discuții și expoziții pentru public la festivaluri de știință din Italia, Franța și Regatul Unit

„Societatea se bazează pe știință pentru a stimulează creșterea și progresul”, a spus Floriana Misceo, managerul rețelei BEEP care a coordonat eforturile de comunicare. „Este atât de important ca oamenii de știință să-și împărtășească cercetările și să ajute să susțină discuții și dezbateri informate, deoarece fără acestea, dezinformarea poate prospera, motiv pentru care formarea și sensibilizarea au fost o parte importantă a acestui proiect.”

„Coordonarea acestui proiect”. proiectul a fost o experiență grozavă. Am învățat enorm de la celelalte grupuri din BEEP și de la tinerii cercetători", a spus Vignolini. „Oportunitatea de a găzdui cercetători din diferite discipline în laborator a fost esențială în dezvoltarea de noi abilități și abordarea problemelor dintr-o perspectivă diferită.”

(Fluierul)