مادة الاحياء

يمكن أن تكون الشعاب المرجانية المطبوعة ثلاثية الأبعاد هي مستقبل الطاقة الحيوية

يمكن أن تكون الشعاب المرجانية المطبوعة ثلاثية الأبعاد هي مستقبل الطاقة الحيوية

مع الاحتباس الحراري الذي تسبب في ارتفاع درجات حرارة البحر ، تموت الشعاب المرجانية في جميع أنحاء العالم. إن الشعاب المرجانية الحساسة معرضة بشكل خاص للتغيرات الطفيفة في متوسط ​​درجة الحرارة والملوحة ، وعندما تموت ، يمكن أن يؤدي ذلك أيضًا إلى كارثة للعديد من الكائنات البحرية التي تستدعي الشعاب المرجانية. وقد أدى ذلك بالباحثين إلى التوصل إلى حلول مختلفة ، وربما كان من أكثر الحلول الواعدة طباعة الشعاب المرجانية ثلاثية الأبعاد.

في حين أن الشعاب المرجانية المطبوعة ثلاثية الأبعاد لا يمكنها إعادة الشعاب المرجانية الحية ، إلا أنها قد تساعد في تنشيط بعض النظم البيئية التي تستخدم الشعاب المرجانية. لكن يمكن أن يكون استخدامه الأساسي في نمو الوقود الحيوي البحري.

أهمية الشعاب المرجانية

تشكل الشعاب المرجانية مكونًا رئيسيًا لعدد من النظم البيئية البحرية الاستوائية. بدون وجودهم ، تتعطل سلاسل الغذاء في هذه الأنظمة. على سبيل المثال ، تعيش أنواع معينة من الطحالب الدقيقة في علاقة تكافلية مع الشعاب المرجانية. توفر الشعاب المرجانية سطحًا لتنمو الطحالب الدقيقة ، وفي المقابل تنتج الطحالب غذاءً للشعاب المرجانية.

ذات صلة: سبع محاصيل وقود حيوي بارد نستخدمها لإنتاج الوقود

تصادف أن هذه الطحالب الدقيقة هي وقود حيوي غني بالطاقة.

وقد ألهم هذا الدكتور دانيال وانجبراسيورت ، من جامعة كامبريدج ، لتطوير بنية مرجانية اصطناعية لتنمو الطحالب ، بحيث يمكن حصادها لإنتاج الوقود الحيوي.

"الشعاب المرجانية ذات كفاءة عالية في جمع واستخدام الضوء. في مختبرنا ، نبحث عن طرق لنسخ وتقليد هذه الاستراتيجيات من الطبيعة للتطبيقات التجارية.

قالت الدكتورة سيلفيا فينيوليني ، الباحثة المشاركة للدكتورة وانغبراسيورت ، عن المشروع:

"لقد طورنا نسيجًا مرجانيًا صناعيًا وهيكل عظمي بمزيج من المواد الهلامية البوليمرية والهيدروجيلات المخدرة بمواد نانوية من السليلوز لتقليد الخصائص البصرية للشعاب المرجانية الحية. السليلوز عبارة عن بوليمر حيوي وفير ؛ إنه ممتاز في تشتت الضوء واستخدمناه لتحسين التوصيل من الضوء إلى طحالب ضوئية ".

يحاول كلا الباحثين تعظيم إمكانات نمو الطحالب الدقيقة التي تسمىMarinichlorella kaistiae.تنتج هذه الطحالب الخاصة أحماض دهنية غنية بالطاقة بشكل لا يصدق. تنمو الطحالبPocilloporidae الشعاب المرجانية ، لذلك أجرى الفريق مسحًا ضوئيًا ثلاثي الأبعاد لهذه الشعاب المرجانية من أجل تطوير مخطط لأشكال المرجان المطبوعة ثلاثية الأبعاد.

تطور الشعاب المرجانية الاصطناعية

بعبارات أكثر دقة ، فإن الشكل المقعر للشعاب المرجانية يجمع الضوء ويركز عليه في المناطق التي تنمو فيها الطحالب. على وجه الخصوص ، فإن المرجان فعال في تركيز الأطوال الموجية الزرقاء والبرتقالية للضوء التي تحتاجها الطحالب لعملية التمثيل الضوئي.

"من خلال نسخ الموائل الدقيقة المضيفة ، يمكننا أيضًا استخدام الشعاب المرجانية ثلاثية الأبعاد المطبوعة بيولوجيًا كنظام نموذجي للتعايش المرجاني والطحالب ، وهو أمر مطلوب بشكل عاجل لفهم انهيار التعايش أثناء تراجع الشعاب المرجانية ،" قال Wangpraseurt. "هناك العديد من التطبيقات المختلفة لتقنيتنا الجديدة.

لقد أنشأنا مؤخرًا شركة تسمى مانتاز ، تستخدم أساليب حصاد الضوء المستوحاة من الشعاب المرجانية لزراعة الطحالب للمنتجات الحيوية في البلدان النامية. نأمل أن تكون تقنيتنا قابلة للتطوير بحيث يمكن أن يكون لها تأثير حقيقي على القطاع الحيوي للطحالب وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري المسؤولة عن موت الشعاب المرجانية في نهاية المطاف ".

كما لاحظ الدكتور وانجبراسيورت ، فإن نمو الطحالب ليس مفيدًا فقط لإنتاج الوقود الحيوي ، بل هو أيضًا مستهلك رئيسي لغازات الاحتباس الحراري. يمكن أن يؤدي إيجاد طريقة لتوسيع نطاق إنتاج الطحالب إلى إنشاء مرشح كربون ضخم للمناطق المحيطة.

واحدة من أكبر المشاكل التي واجهها الباحثون هي أن مارينيتشوريلاتموت الطحالب الدقيقة أثناء عملية نقلها من الثقافة المضيفة إلى الشعاب المرجانية الاصطناعية. ومع ذلك ، من خلال تقنية الطباعة الحيوية الفريدة ، تمكن الباحثون من زرع الطحالب على سطح المرجان المزيف الجديد أثناء عملية التصنيع نفسها.

فائدة أخرى للشعاب المرجانية الاصطناعية هي أنها توفر سطح نمو أفضل للطحالب من المرجان الحقيقي. تمكن الباحثون من هندسة الأشكال المرجانية الاصطناعية لتكون أكثر كفاءة في التقاط الضوء ، مما يوفر بيئة غنية بالفوتونات لنمو الطحالب.

ذو صلة: شرح للمعالجة المسبقة للكتلة الحيوية من النباتات إلى الوقود الحيوي

عند مقارنتها بالشعاب المرجانية الطبيعية ، تسمح الهياكل المرجانية الجديدة للطحالب الدقيقة بالنمو 100 مرة أسرع ، وفي بساط أكثر كثافة ، من أي منطقة أخرى تمت زراعتها فيها ، سواء في المختبر أو في البحر.

أكبر مشكلة تواجه الفريق الآن هي قابلية التوسع. بالنسبة لأي شخص مطلع على عملية التصنيع الإضافي ، من المحتمل أن تدرك أنه ليس أفضل نظام للإنتاج بالجملة. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، ليس لدى الفريق خيار آخر لإنتاج المرجان الاصطناعي. إنهم يأملون أن تساعدهم الابتكارات الجديدة في مجال تصنيع المواد المضافة على تسريع عملية الإنتاج الخاصة بهم باستمرار.

نُشر بحثهم في مجلة Nature Communications.


شاهد الفيديو: عالم الطاقة. القطار السريع نقطة تحول بنظام النقل في مصر. تعرف على تفاصيل المشروع (يونيو 2021).