Biologia

Corais impressos em 3D podem ser o futuro da bioenergia

Corais impressos em 3D podem ser o futuro da bioenergia



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Com o aquecimento global causando o aumento da temperatura do mar, os recifes de coral estão morrendo em todo o mundo. Os delicados recifes são particularmente suscetíveis até mesmo a pequenas mudanças na temperatura média e salinidade e, à medida que morrem, isso também pode significar um desastre para os muitos organismos marinhos que chamam os recifes de lar. Isso levou os pesquisadores a encontrar várias soluções, e uma das mais promissoras pode ser a impressão de recifes de substituição 3D.

Embora os corais impressos em 3D não possam trazer de volta os corais vivos, eles podem ajudar a revigorar alguns dos ecossistemas que usam os recifes. Mas seu uso principal pode ser no crescimento de biocombustíveis marinhos.

A importância dos corais

Os corais constituem o principal componente de vários ecossistemas marinhos tropicais. Sem a presença deles, as cadeias alimentares nesses sistemas se rompem. Por exemplo, certos tipos de microalgas vivem em uma relação simbiótica com os corais. Os corais fornecem uma superfície para as microalgas crescerem e, em troca, as algas produzem alimento para o coral.

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Essa microalga também é um biocombustível rico em energia.

Isso inspirou o Dr. Daniel Wangpraseurt, da Universidade de Cambridge, a desenvolver uma estrutura de coral artificial para as algas crescerem, para que possam ser colhidas para criar biocombustível.

“Os corais são altamente eficientes na coleta e no uso de luz. Em nosso laboratório, estamos procurando métodos para copiar e imitar essas estratégias naturais para aplicações comerciais.

A co-pesquisadora do Dr. Wangpraseurt, Dra. Silvia Vignolini, tinha o seguinte a dizer sobre o projeto:

"Desenvolvemos um tecido e esqueleto de coral artificial com uma combinação de géis de polímero e hidrogéis dopados com nanomateriais de celulose para imitar as propriedades ópticas de corais vivos. A celulose é um biopolímero abundante; é excelente em espalhar luz e usamos para otimizar a entrega de luz em algas fotossintéticas. "

Ambos os pesquisadores estão tentando maximizar o potencial de crescimento das microalgas chamadasMarinichlorella kaistiae.Esta alga em particular produz ácidos graxos que são incrivelmente ricos em energia. As algas crescemPocilloporidae corais, então a equipe escaneou esses corais em 3D para desenvolver um projeto para as formas de coral impressas em 3D.

O desenvolvimento de corais artificiais

Em termos mais precisos, a forma em concha do coral coleta e focaliza a luz nas áreas onde as algas crescem. Em particular, o coral é eficiente em focar os comprimentos de onda azul e laranja da luz que as algas precisam para a fotossíntese.

"Ao copiar o microhabitat hospedeiro, também podemos usar nossos corais bioimpressos 3D como um sistema modelo para a simbiose coral-algas, que é urgentemente necessária para compreender a quebra da simbiose durante o declínio dos recifes de coral". disse Wangpraseurt. “Existem muitas aplicações diferentes para nossa nova tecnologia.

Recentemente, criamos uma empresa, chamada mantaz, que usa abordagens de coleta de luz inspiradas em corais para cultivar algas para bioprodutos em países em desenvolvimento. Esperamos que nossa técnica seja escalonável para que possa ter um impacto real no biossetor de algas e, em última instância, reduzir as emissões de gases de efeito estufa que são responsáveis ​​pela morte do recife de coral. "

Conforme observado pelo Dr. Wangpraseurt, o crescimento de algas não é bom apenas para a produção de biocombustíveis, mas também é um grande consumidor de gases de efeito estufa. Encontrar uma maneira de aumentar a produção de algas poderia criar um filtro de carbono maciço para as áreas circundantes.

Um dos maiores problemas que os pesquisadores enfrentaram é que o Marinichlorella, as microalgas, morrem no processo de transferência de sua cultura hospedeira para os corais artificiais. No entanto, por meio de uma técnica única de bioimpressão, os pesquisadores conseguiram plantar as algas na superfície do novo coral falso durante o próprio processo de fabricação.

Outro benefício do coral artificial é que ele fornece uma superfície de crescimento melhor para as algas do que o coral real. Os pesquisadores conseguiram projetar as formas artificiais dos corais para serem mais eficientes na captura de luz, proporcionando um ambiente mais rico em fótons para o crescimento das algas.

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Quando comparadas ao coral natural, as novas estruturas de coral permitem que as microalgas cresçam 100 vezes mais rápido, e em uma esteira mais densa, do que em qualquer outra área onde eles foram cultivados, tanto no laboratório como no mar.

O maior problema para a equipe agora é a escalabilidade. Para qualquer pessoa familiarizada com o processo de manufatura aditiva, você provavelmente perceberá que não é o melhor sistema para produção em massa. Porém, neste caso, a equipe não tem outra opção para produzir seu coral artificial. Eles estão esperançosos de que as inovações no espaço de manufatura aditiva os ajudem a acelerar ainda mais seu processo de produção na linha.

Sua pesquisa foi publicada na Nature Communications.


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