De toename van broeikasgassen en de daaruit voortvloeiende klimaatcrisis zetten wetenschappers ertoe aan buiten de gebaande paden te denken als het gaat om het vastleggen van koolstofdioxide. Onderzoekers hebben een verf gemaakt die levende cyanobacteriën bevat die zuurstof produceren en kooldioxide opvangen en ook bestand zijn tegen extreme omgevingen, wat betekent dat de nieuwe verf op een aantal gebieden kan worden gebruikt, waaronder de ruimte.
We hebben al gezien dat cyanobacteriën, of blauwgroene algen, worden voorgesteld als bouwstenen voor nieuwe groene materialen vanwege hun fotosynthetische eigenschappen.
Cyanobacteriën leggen koolstofdioxide vast via fotosynthese en zetten dit om in organische verbindingen. Ze kunnen zelfs onder zware omstandigheden efficiënt fotosynthetiseren. Bovendien groeien ze snel en kunnen ze in de meeste gevallen genetisch gemodificeerd zijn.
Onderzoekers van de Universiteit van Surrey in Groot-Brittannië hebben een verf op waterbasis ontwikkeld die zuurstof produceert en kooldioxide absorbeert en die een soort cyanobacteriën bevat, die zij 'groene levende verf' noemen.
Suzie Hingley-Wilson, corresponderend auteur van de studie, zei: "Met de toename van broeikasgassen in de atmosfeer, vooral kooldioxide, en zorgen over watertekorten als gevolg van de stijgende temperaturen op aarde, hebben we innovatieve, milieuvriendelijke en duurzame materialen nodig. Mechanisch robuuste, gebruiksklare biocoatings (of 'levende coatings') kunnen helpen deze uitdagingen aan te gaan door het waterverbruik in het vaak waterintensieve bioreactorproces te verminderen. "
De onderzoekers probeerden metabolisch actieve cyanobacteriën te immobiliseren in een poreuze maar mechanisch stijve coating, waardoor ze koolstof konden fixeren en zuurstof konden produceren. Ze vergeleken drie soorten cyanobacteriën en ontdekten dat Chroococcidiopsiscubana het beste presteerde. C. cubana is een ‘extremofiele’ soort, wat betekent dat ze bestand is tegen extreme temperaturen en pH, hoge zoutconcentraties, droge omgevingen en straling.
Het onderzoeksproces is relatief eenvoudig. De onderzoekers immobiliseerden de cyanobacteriën in een biocoating gemaakt van polymeerdeeltjes in water, die vervolgens volledig werd gedroogd en gerehydrateerd. Ze ontdekten dat Chroococcidiopsis, vergeleken met andere gebruikte soorten, levensvatbaar bleef en dat de zuurstofproductie gestaag toenam, met een piek van 0,4 gram zuurstof per gram biomassa per dag. Een maand van continue metingen van opgeloste zuurstof vertoonde geen teken van een afname van de activiteit ervan. Ze schatten de koolstofafvang op 0,31 gram koolstofdioxide per gram biomassa per dag.
De onderzoekers zeggen dat hun resultaten suggereren dat extremofiele cyanobacteriën ideale kandidaten zijn voor biocoatings en andere biotechnologieën, ook in de ruimte.
Simone Krings, eerste auteur van de studie, zei: "Fotosynthetische cyanobacteriën hebben een buitengewoon vermogen om te overleven in extreme omgevingen, zoals droogte en hoge niveaus van ultraviolette straling. Dit maakt ze potentiële kandidaten voor de kolonisatie van Mars."
Toekomstig onderzoek zal zich richten op het optimaliseren van het gebruik van deze cyanobacteriële stam als biocoating.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Microbiology Spectrum.