Le “creature” di microalghe offrono nuove idee, dall’energia alla moda

Un team internazionale dell’Università di Rochester e della Delft University of Technology ha utilizzato stampanti 3D e nuove tecnologie di biostampa per trasformare le alghe in materiali fotosintetici elastici.

Secondo Ann Meyer, ricercatrice e professoressa all’Università di Rochester, un giorno potrebbe indossarlo.

“Il nostro materiale sembra un po’ come una tela, grazie alla cellulosa batterica che stampa le microalghe”, ha detto Meyer. Panoramica tecnica. “È un materiale resistente e flessibile che sembra una via di mezzo tra la carta spessa e il cotone.”

Tuttavia, oltre ad essere una dichiarazione di moda del futuro, i “materiali viventi” vengono applicati anche nei campi dell’energia e della moda.

Materiali evidenziati nel diario Materiali funzionali avanzati, Un giorno, potrebbe supportare applicazioni come foglie artificiali, pelli fotosintetiche e bioindumenti fotosintetici.

“Forniamo il primo esempio di un materiale fotosintetico progettato che è fisicamente abbastanza robusto da essere distribuito in applicazioni del mondo reale”. Srikans Barasbramanian, un borsista post-dottorato a Delft e l’autore principale del trattato, ha detto. ..

Le sostanze fotosintetiche contengono componenti vivi e non viventi. Microalghe e cellulosa batterica, rispettivamente. I ricercatori hanno utilizzato una stampante 3D per depositare alghe vive sulla cellulosa batterica. Pensa alle microalghe come all’inchiostro e alla cellulosa come alla carta per stampanti.

La cellulosa batterica, i composti organici prodotti ed escreti dai batteri, hanno altrettante proprietà meccaniche uniche. I composti organici sono flessibili, resistenti e possono mantenere la loro forma se attorcigliati o schiacciati.

La combinazione di ingredienti vivi e non viventi ha prodotto materiali con la qualità fotosintetica delle alghe e la solidità della cellulosa batterica. Il prodotto finito è durevole, elastico, ecologico, biodegradabile e facile da realizzare.

La combinazione di microalghe e cellulosa può essere l’ideale per le “foglie artificiali”, che sono materiali che utilizzano la luce solare per convertire l’acqua e l’anidride carbonica in ossigeno ed energia. Le foglie possono immagazzinare chimicamente energia sotto forma di zucchero e convertirla in combustibile.

Pertanto, il fogliame artificiale fornisce un modo per produrre energia sostenibile in aree in cui le piante non crescono bene, come le colonie spaziali.

“Nel caso delle foglie artificiali, il nostro materiale è come prendere la “parte migliore” della pianta, le foglie. Può produrre energia sostenibile senza la necessità di utilizzare risorse per produrre le parti della pianta che ne hanno bisogno (steli e radici). Non generare energia”, dice Meyer .. “Produciamo materiali che si concentrano esclusivamente sulla produzione sostenibile di energia.”

(((Scopri un altro sviluppo dal laboratorio di Meyer nel video qui sotto. )

Con una breve domanda e risposta Panoramica tecnica Di seguito, Meyer descrive in dettaglio le promesse delle creature e se le indossiamo effettivamente.

Panoramica tecnica: Innanzitutto, quali sono le tue risposte alle domande poste dal recente comunicato stampa dell’Università di Rochester? I tuoi futuri vestiti sono fatti di alghe?

Professoressa Ann Meyer: Penso che le nostre microalghe stampate in 3D possano sicuramente essere indossate come vestiti. Ciò è particolarmente vero per le persone orientate all’arte interessate alle proprietà estetiche uniche dell’abbigliamento, che cambia colore quando le alghe crescono e diventano verdi.

Panoramica tecnica: Perché è importante creare tali “creature”?

Professoressa Ann Meyer: I biomateriali sono entusiasmanti perché possono combinare le migliori proprietà di un materiale, come tenacità e durata, con la capacità di un organismo di percepire e rispondere all’ambiente. Verrà aperta la possibilità di sostanze in grado di avvertire gli utenti di sostanze chimiche tossiche nell’ambiente, isolare o decomporre le tossine e produrre prodotti benefici secondo necessità, rendendo le sostanze viventi una realtà. Questi materiali possono persino usare il potere degli esseri viventi per auto-guarirsi, rigenerarsi o addirittura replicarsi.

Panoramica tecnica: Quale pensi sia l’uso principale di questo materiale?

Professoressa Ann Meyer: Penso che l’uso principale del nostro nuovo materiale sia un modo per generare e immagazzinare energia solare nell’ambiente reale. I nostri materiali sono così robusti da essere adatti per l’esposizione alle mutevoli condizioni atmosferiche esterne mentre assorbono la luce solare e la convertono in energia immagazzinata.

Panoramica tecnica: Le alghe sono state stampate in questo modo prima?

Professoressa Ann Meyer: Il nostro materiale è un importante passo avanti rispetto ai precedenti materiali di alghe biostampati, poiché lo strato inferiore di cellulosa batterica rende il materiale finale estremamente resistente e durevole. Al contrario, le alghe stampate che non contengono uno strato di cellulosa sono fragili e fragili ed è improbabile che vengano integrate nel prodotto reale.

Panoramica tecnica: Quanto è difficile realizzare questo materiale?

Professoressa Ann Meyer: La maggior parte dei nostri materiali cresce da sola, quindi è molto facile da creare. Per produrre uno strato cellulosico, fai semplicemente crescere i batteri cellulosici in un becher da banco per diversi giorni, quindi raccogli e lava lo strato cellulosico che cresce sopra la coltura. Le nostre biostampanti 3D possono essere facilmente prodotte deviando le stampanti in plastica disponibili in commercio ed estrudendo il “bioinchiostro”. Successivamente, quando il bioinchiostro contenente microalghe viene depositato sulla cellulosa, le alghe continuano a crescere e dividersi in modo indipendente.

Panoramica tecnica: Come le foglie artificiali, ci sono varie applicazioni aggiuntive possibili con questo tipo di materiale. Qual è l’applicazione più eccitante per te e perché?

Professoressa Ann Meyer: Siamo molto entusiasti della possibilità di sviluppare foglie artificiali con la nostra tecnologia. I nostri materiali fotosintetici possono convertire la luce solare e l’anidride carbonica in energia immagazzinata in un modo molto semplice e passivo. Mentre alcune foglie artificiali attualmente in fase di sviluppo richiedono sostanze chimiche tossiche e macchinari complessi per essere prodotte, le microalghe stampate sono altamente sostenibili e facili da produrre. Non abbiamo bisogno di utilizzare risorse per produrre steli, rami e radici, quindi ci aspettiamo di generare energia in modo più efficiente rispetto alle piante tradizionali. In sostanza, le microalghe sono al 100% “foglie” o tessuti fotosintetici. Pertanto, questi materiali possono essere opzioni eccellenti per la produzione di energia nello spazio o in ambienti con risorse limitate, come le colonie subacquee o spaziali.

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