જૈવિક કાર્બન સિક્વેસ્ટ્રેશનને સુધારવા માટે સક્રિય પ્રકાશસંશ્લેષણ બાયોકોમ્પોઝીટ્સ વિકસાવવામાં આવ્યા છે.

Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).વધુમાં, ચાલુ સમર્થનની ખાતરી કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
એક સાથે ત્રણ સ્લાઇડ્સનું કેરોયુઝલ પ્રદર્શિત કરે છે.એક સમયે ત્રણ સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે પાછલા અને આગલા બટનોનો ઉપયોગ કરો અથવા એક સમયે ત્રણ સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે અંતે સ્લાઇડર બટનનો ઉપયોગ કરો.
પેરિસ કરારના લક્ષ્યોને હાંસલ કરવા માટે કાર્બન કેપ્ચર અને સ્ટોરેજ જરૂરી છે.પ્રકાશસંશ્લેષણ એ કાર્બનને પકડવા માટે કુદરતની તકનીક છે.લિકેનમાંથી પ્રેરણા લઈને, અમે લૂફાહ સ્પોન્જ પર લાગુ એક્રેલિક લેટેક્સ પોલિમરનો ઉપયોગ કરીને 3D સાયનોબેક્ટેરિયા પ્રકાશસંશ્લેષણ બાયોકોમ્પોઝિટ (એટલે ​​​​કે લિકેનનું અનુકરણ) વિકસાવ્યું.બાયોકોમ્પોઝિટ દ્વારા CO2 ના શોષણનો દર બાયોમાસ d-1 ના 1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 હતો.શોષણ દર પ્રયોગની શરૂઆતમાં શુષ્ક બાયોમાસ પર આધારિત છે અને તેમાં નવા બાયોમાસને ઉગાડવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા CO2 તેમજ કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ જેવા સંગ્રહ સંયોજનોમાં રહેલા CO2નો સમાવેશ થાય છે.આ ઉપગ્રહ દર સ્લરી નિયંત્રણના પગલાં કરતાં 14-20 ગણા વધારે હતા અને સંભવિતપણે દર વર્ષે 570 t CO2 t-1 બાયોમાસ મેળવવા માટે માપી શકાય છે, જે 5.5-8.17 × 106 હેક્ટર જમીનના ઉપયોગની સમકક્ષ છે, 8-12 GtCO2 દૂર કરીને CO2 પ્રતિ વર્ષ.તેનાથી વિપરીત, કાર્બન કેપ્ચર અને સંગ્રહ સાથે વન બાયોએનર્જી 0.4–1.2 × 109 હેક્ટર છે.બાયોકોમ્પોઝિટ વધારાના પોષક તત્ત્વો અથવા પાણી વિના 12 અઠવાડિયા સુધી કાર્યશીલ રહ્યું, ત્યારબાદ પ્રયોગને સમાપ્ત કરવામાં આવ્યો.આબોહવા પરિવર્તનનો સામનો કરવા માટે માનવતાના બહુપક્ષીય તકનીકી વલણની અંદર, એન્જિનિયર્ડ અને ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ સાયનોબેક્ટેરિયલ બાયોકોમ્પોઝિટ્સ પાણી, પોષક તત્વો અને જમીનના ઉપયોગના નુકસાનને ઘટાડીને CO2 દૂર કરવા માટે ટકાઉ અને સ્કેલેબલ જમાવટની ક્ષમતા ધરાવે છે.
આબોહવા પરિવર્તન વૈશ્વિક જૈવવિવિધતા, ઇકોસિસ્ટમ સ્થિરતા અને લોકો માટે એક વાસ્તવિક ખતરો છે.તેની સૌથી ખરાબ અસરોને ઘટાડવા માટે, સંકલિત અને મોટા પાયે ડીકાર્બ્યુરાઇઝેશન પ્રોગ્રામની જરૂર છે, અને, અલબત્ત, વાતાવરણમાંથી ગ્રીનહાઉસ વાયુઓને સીધા દૂર કરવાના અમુક સ્વરૂપની જરૂર છે.વીજળી ઉત્પાદન 2,3નું સકારાત્મક ડીકાર્બોનાઇઝેશન હોવા છતાં, વાતાવરણીય કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2)4 ઘટાડવા માટે હાલમાં કોઈ આર્થિક રીતે ટકાઉ તકનીકી ઉકેલો નથી, જોકે ફ્લુ ગેસ કેપ્ચર પ્રગતિ કરી રહ્યું છે5.માપી શકાય તેવા અને વ્યવહારુ ઇજનેરી ઉકેલોને બદલે, લોકોએ કાર્બન કેપ્ચર - પ્રકાશસંશ્લેષણ જીવો (ફોટોટ્રોફિક સજીવો) માટે કુદરતી ઇજનેરો તરફ વળવું જોઈએ.પ્રકાશસંશ્લેષણ એ કુદરતની કાર્બન સિક્વેસ્ટ્રેશન ટેક્નોલોજી છે, પરંતુ અર્થપૂર્ણ સમયના ભીંગડા પર એન્થ્રોપોજેનિક કાર્બન સંવર્ધનને રિવર્સ કરવાની તેની ક્ષમતા શંકાસ્પદ છે, ઉત્સેચકો બિનકાર્યક્ષમ છે, અને યોગ્ય ભીંગડા પર જમાવવાની તેની ક્ષમતા શંકાસ્પદ છે.ફોટોટ્રોફી માટે સંભવિત માર્ગ વનીકરણ છે, જે કાર્બન કેપ્ચર એન્ડ સ્ટોરેજ (BECCS) સાથે જૈવ ઉર્જા માટે નકારાત્મક-ઉત્સર્જન તકનીક તરીકે વૃક્ષોને કાપે છે જે નેટ CO21 ઉત્સર્જન ઘટાડવામાં મદદ કરી શકે છે.જો કે, મુખ્ય પદ્ધતિ તરીકે BECCS નો ઉપયોગ કરીને પેરિસ કરારના તાપમાનના 1.5° સેના લક્ષ્યને હાંસલ કરવા માટે 0.4 થી 1.2 × 109 હેક્ટરની જરૂર પડશે, જે વર્તમાન વૈશ્વિક ખેતીલાયક જમીનના 25-75% ની સમકક્ષ છે.વધુમાં, CO2 ગર્ભાધાનની વૈશ્વિક અસરો સાથે સંકળાયેલ અનિશ્ચિતતા વન વાવેતરની સંભવિત એકંદર કાર્યક્ષમતા પર સવાલ ઉઠાવે છે7.જો આપણે પેરિસ કરાર દ્વારા નિર્ધારિત તાપમાનના લક્ષ્યાંકો સુધી પહોંચવું હોય, તો દર વર્ષે વાતાવરણમાંથી ગ્રીનહાઉસ વાયુઓ (GGR) ના GtCO2 ની 100 સેકન્ડ દૂર કરવી આવશ્યક છે.યુકે ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ રિસર્ચ એન્ડ ઈનોવેશનએ તાજેતરમાં BECCS પ્રક્રિયાને ખવડાવવા માટે પીટલેન્ડ મેનેજમેન્ટ, ઉન્નત રોક વેધરિંગ, વૃક્ષારોપણ, બાયોચાર અને બારમાસી પાક સહિત પાંચ GGR8 પ્રોજેક્ટ્સ માટે ભંડોળની જાહેરાત કરી છે.દર વર્ષે વાતાવરણમાંથી 130 MtCO2 કરતાં વધુ દૂર કરવાનો ખર્ચ 10-100 US$/tCO2, પીટલેન્ડ પુનઃસંગ્રહ માટે દર વર્ષે 0.2-8.1 MtCO2, 52-480 US$/tCO2 અને ખડકોના હવામાન માટે પ્રતિ વર્ષ 12-27 MtCO2 છે. , 0.4-30 USD/વર્ષ.tCO2, 3.6 MtCO2/yr, વન વિસ્તારમાં 1% વધારો, 0.4-30 US$/tCO2, 6-41 MtCO2/yr, બાયોચર, 140-270 US$/tCO2, 20 –70 Mt CO2 પ્રતિ વર્ષ કાયમી પાક માટે BECCS9.
આ અભિગમોનું સંયોજન સંભવિતપણે 130 Mt CO2 પ્રતિ વર્ષ લક્ષ્ય સુધી પહોંચી શકે છે, પરંતુ રોક વેધરિંગ અને BECCS નો ખર્ચ ઊંચો છે, અને બાયોચાર, જો કે પ્રમાણમાં સસ્તું અને બિન-જમીન-ઉપયોગ સંબંધિત છે, બાયોચાર ઉત્પાદન પ્રક્રિયા માટે ફીડસ્ટોકની જરૂર છે.અન્ય GGR ટેક્નોલોજીઓને જમાવવા માટે આ વિકાસ અને નંબર ઓફર કરે છે.
જમીન પર ઉકેલો શોધવાને બદલે, પાણી માટે જુઓ, ખાસ કરીને એક-કોષીય ફોટોટ્રોફ જેમ કે માઇક્રોએલ્ગી અને સાયનોબેક્ટેરિયા10.શેવાળ (સાયનોબેક્ટેરિયા સહિત) વિશ્વના લગભગ 50% કાર્બન ડાયોક્સાઇડને કબજે કરે છે, જો કે તેઓ વિશ્વના બાયોમાસ 11નો માત્ર 1% હિસ્સો ધરાવે છે.સાયનોબેક્ટેરિયા કુદરતના મૂળ બાયોજીઓઇન્જિનિયર્સ છે, જે ઓક્સિજેનિક પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા શ્વસન ચયાપચય અને બહુકોષીય જીવનની ઉત્ક્રાંતિનો પાયો નાખે છે.કાર્બનને પકડવા માટે સાયનોબેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરવાનો વિચાર નવો નથી, પરંતુ ભૌતિક સ્થાનની નવીન પદ્ધતિઓ આ પ્રાચીન જીવો માટે નવી ક્ષિતિજો ખોલે છે.
ઔદ્યોગિક હેતુઓ માટે માઇક્રોએલ્ગી અને સાયનોબેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરતી વખતે ખુલ્લા તળાવો અને ફોટોબાયોરેક્ટર એ મૂળભૂત સંપત્તિ છે.આ સંસ્કૃતિ પ્રણાલીઓ સસ્પેન્શન કલ્ચરનો ઉપયોગ કરે છે જેમાં કોષો વૃદ્ધિના માધ્યમમાં મુક્તપણે તરતા હોય છે14;જો કે, તળાવો અને ફોટોબાયોરેક્ટરમાં ઘણા ગેરફાયદા છે જેમ કે નબળું CO2 માસ ટ્રાન્સફર, જમીન અને પાણીનો સઘન ઉપયોગ, બાયોફાઉલિંગ માટે સંવેદનશીલતા અને ઊંચા બાંધકામ અને કામગીરી ખર્ચ15,16.બાયોફિલ્મ બાયોરિએક્ટર કે જે સસ્પેન્શન કલ્ચરનો ઉપયોગ કરતા નથી તે પાણી અને જગ્યાની દ્રષ્ટિએ વધુ આર્થિક હોય છે, પરંતુ તે ડેસીકેશન ડેમેજના જોખમમાં હોય છે, બાયોફિલ્મ ડિટેચમેન્ટ (અને તેથી સક્રિય બાયોમાસની ખોટ) ની સંભાવના હોય છે, અને તે જ રીતે બાયોફાઉલિંગ 17 માટે સંવેદનશીલ હોય છે.
CO2 શોષણનો દર વધારવા અને સ્લરી અને બાયોફિલ્મ રિએક્ટર્સને મર્યાદિત કરતી સમસ્યાઓને દૂર કરવા માટે નવા અભિગમોની જરૂર છે.આવો જ એક અભિગમ લિકેન દ્વારા પ્રેરિત પ્રકાશસંશ્લેષણ બાયોકોમ્પોઝીટ છે.લિકેન એ ફૂગ અને ફોટોબાયોન્ટ્સ (સૂક્ષ્મ શેવાળ અને/અથવા સાયનોબેક્ટેરિયા)નું સંકુલ છે જે પૃથ્વીના લગભગ 12% જમીન વિસ્તારને આવરી લે છે18.ફૂગ ફોટોબાયોટિક સબસ્ટ્રેટને ભૌતિક સમર્થન, રક્ષણ અને એન્કરિંગ પ્રદાન કરે છે, જે બદલામાં ફૂગને કાર્બન (અતિશય પ્રકાશસંશ્લેષણ ઉત્પાદનો તરીકે) પ્રદાન કરે છે.સૂચિત બાયોકોમ્પોઝીટ એ "લિકેન મિમેટીક" છે, જેમાં સાયનોબેક્ટેરિયાની સંકેન્દ્રિત વસ્તી વાહક સબસ્ટ્રેટ પર પાતળા બાયોકોટિંગના સ્વરૂપમાં સ્થિર થાય છે.કોષો ઉપરાંત, બાયોકોટિંગમાં પોલિમર મેટ્રિક્સ હોય છે જે ફૂગને બદલી શકે છે.પાણી આધારિત પોલિમર ઇમલ્સન અથવા "લેટેક્સ" પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે તે બાયોકોમ્પેટીબલ, ટકાઉ, સસ્તું, હેન્ડલ કરવામાં સરળ અને વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ છે19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
લેટેક્ષ પોલિમર સાથેના કોષોનું ફિક્સેશન લેટેક્ષની રચના અને ફિલ્મ નિર્માણની પ્રક્રિયા દ્વારા ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે.ઇમલ્સન પોલિમરાઇઝેશન એ એક વિજાતીય પ્રક્રિયા છે જેનો ઉપયોગ કૃત્રિમ રબર, એડહેસિવ કોટિંગ્સ, સીલંટ, કોંક્રિટ એડિટિવ્સ, કાગળ અને ટેક્સટાઇલ કોટિંગ્સ અને લેટેક્સ પેઇન્ટ્સ27 બનાવવા માટે થાય છે.અન્ય પોલિમરાઇઝેશન પદ્ધતિઓ, જેમ કે ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયા દર અને મોનોમર રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા, તેમજ ઉત્પાદન નિયંત્રણની સરળતા 27,28 પર તેના ઘણા ફાયદા છે.મોનોમર્સની પસંદગી પરિણામી પોલિમર ફિલ્મના ઇચ્છિત ગુણધર્મો પર આધારિત છે, અને મિશ્ર મોનોમર સિસ્ટમ્સ (એટલે ​​કે, કોપોલિમરાઇઝેશન) માટે, પોલિમરના ગુણધર્મોને મોનોમરના વિવિધ ગુણોત્તર પસંદ કરીને બદલી શકાય છે જે પરિણામી પોલિમર સામગ્રી બનાવે છે.બ્યુટીલ એક્રેલેટ અને સ્ટાયરીન એ સૌથી સામાન્ય એક્રેલિક લેટેક્સ મોનોમર્સ છે અને તેનો ઉપયોગ અહીં થાય છે.વધુમાં, કોલેસિંગ એજન્ટ્સ (દા.ત. ટેક્સાનોલ) નો ઉપયોગ એકસમાન ફિલ્મ નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપવા માટે કરવામાં આવે છે જ્યાં તેઓ મજબૂત અને "સતત" (કોલેસિંગ) કોટિંગ બનાવવા માટે પોલિમર લેટેક્સના ગુણધર્મોને બદલી શકે છે.અમારા પ્રારંભિક પ્રૂફ-ઓફ-કન્સેપ્ટ અભ્યાસમાં, ઉચ્ચ સપાટી વિસ્તાર, ઉચ્ચ છિદ્રાળુતા 3D બાયોકોમ્પોઝિટ લૂફાહ સ્પોન્જ પર લાગુ કરાયેલા કોમર્શિયલ લેટેક્સ પેઇન્ટનો ઉપયોગ કરીને બનાવટી હતી.લાંબા અને સતત મેનિપ્યુલેશન્સ (આઠ અઠવાડિયા) પછી, બાયોકોમ્પોઝિટે લુફાહ સ્કેફોલ્ડ પર સાયનોબેક્ટેરિયાને જાળવી રાખવાની મર્યાદિત ક્ષમતા દર્શાવી કારણ કે કોષની વૃદ્ધિ લેટેક્સની માળખાકીય અખંડિતતાને નબળી પાડે છે.વર્તમાન અભ્યાસમાં, અમે પોલિમર ડિગ્રેડેશનને બલિદાન આપ્યા વિના કાર્બન કેપ્ચર એપ્લિકેશન્સમાં સતત ઉપયોગ માટે જાણીતા રસાયણશાસ્ત્રના એક્રેલિક લેટેક્સ પોલિમરની શ્રેણી વિકસાવવાનું લક્ષ્ય રાખ્યું છે.આમ કરવાથી, અમે લિકેન જેવા પોલિમર મેટ્રિક્સ તત્વો બનાવવાની ક્ષમતા દર્શાવી છે જે બહેતર જૈવિક કામગીરી પ્રદાન કરે છે અને સાબિત બાયોકોમ્પોઝીટ્સની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે યાંત્રિક સ્થિતિસ્થાપકતામાં વધારો કરે છે.વધુ ઑપ્ટિમાઇઝેશન કાર્બન કેપ્ચર માટે બાયોકોમ્પોઝીટ્સના શોષણને વેગ આપશે, ખાસ કરીને જ્યારે CO2 સિક્વેસ્ટ્રેશનને વધારવા માટે મેટાબોલિકલી સંશોધિત સાયનોબેક્ટેરિયા સાથે જોડવામાં આવે છે.
ત્રણ પોલિમર ફોર્મ્યુલેશન (H = “હાર્ડ”, N = “સામાન્ય”, S = “સોફ્ટ”) અને ત્રણ પ્રકારના ટેક્સાનોલ (0, 4, 12% v/v) સાથે નવ લેટેક્સનું ઝેરી અને તાણ સહસંબંધ માટે પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.ચીકણું.બે સાયનોબેક્ટેરિયામાંથી.S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Hare test, latex: DF=2, H=23.157, P=<0.001) અને CCAP 1479/1A (ટુ-વે ANOVA, લેટેક્સ: DF=2, F = 103.93, P = < 0.001) (ફિગ. 1a).ટેકસાનોલની સાંદ્રતાએ S. elongatus PCC 7942 ની વૃદ્ધિને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી ન હતી, માત્ર N-latex બિન-ઝેરી હતું (ફિગ. 1a), અને 0 N અને 4 N એ અનુક્રમે 26% અને 35% વૃદ્ધિ જાળવી રાખી હતી (માન- વ્હીટની U, 0 N વિ. 4 N: W = 13.50, P = 0.245; 0 N વિરુદ્ધ નિયંત્રણ: W = 25.0, P = 0.061; 4 N વિરુદ્ધ નિયંત્રણ: W = 25.0, P = 0.061) અને 12 N એ તુલનાત્મક વૃદ્ધિ જાળવી રાખી જૈવિક નિયંત્રણ માટે (માન-વ્હીટની યુનિવર્સિટી, 12 એન વિ. નિયંત્રણ: W = 17.0, P = 0.885).S. elongatus CCAP 1479/1A માટે, લેટેક્સ મિશ્રણ અને ટેક્સાનોલ સાંદ્રતા બંને મહત્વપૂર્ણ પરિબળો હતા, અને બંને વચ્ચે નોંધપાત્ર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જોવા મળી હતી (ટુ-વે એનોવા, લેટેક્સ: DF=2, F=103.93, P=<0.001, Texanol : DF=2, F=5.96, P=0.01, Latex*Texanol: DF=4, F=3.41, P=0.03).0 N અને તમામ "સોફ્ટ" લેટેક્સે વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપ્યું (ફિગ. 1a).સ્ટાયરીનની ઘટતી રચના સાથે વૃદ્ધિમાં સુધારો કરવાની વૃત્તિ છે.
સાયનોબેક્ટેરિયા (સિનેકોકોકસ એલોન્ગેટસ પીસીસી 7942 અને સીસીએપી 1479/1એ) થી લેટેક્ષ ફોર્મ્યુલેશન, ગ્લાસ ટ્રાન્ઝિશન ટેમ્પરેચર (ટીજી) સાથે સંબંધ અને ઝેરી અને સંલગ્નતા ડેટા પર આધારિત નિર્ણય મેટ્રિક્સની ઝેરીતા અને સંલગ્નતા પરીક્ષણ.(a) સસ્પેન્શન કલ્ચરને નિયંત્રિત કરવા માટે નોર્મલાઇઝ્ડ સાયનોબેક્ટેરિયાની ટકાવારી વૃદ્ધિના અલગ પ્લોટનો ઉપયોગ કરીને ઝેરી પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.* સાથે ચિહ્નિત થયેલ સારવાર નિયંત્રણોથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે.(b) Tg લેટેક્સ વિરુદ્ધ સાયનોબેક્ટેરિયા વૃદ્ધિ ડેટા (મીન ± SD; n = 3).(c) બાયોકોમ્પોઝિટ એડહેસન ટેસ્ટમાંથી મુક્ત થયેલા સાયનોબેક્ટેરિયાની સંચિત સંખ્યા.(d) લેટેક્ષના Tg વિરુદ્ધ સંલગ્નતા ડેટા (મીન ± StDev; n = 3).e ઝેરી અને સંલગ્નતા ડેટા પર આધારિત નિર્ણય મેટ્રિક્સ.સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટનો ગુણોત્તર “હાર્ડ” (H) લેટેક્સ માટે 1:3, “સામાન્ય” (N) માટે 1:1 અને “સોફ્ટ” (S) માટે 3:1 છે.લેટેક્સ કોડમાં અગાઉના નંબરો ટેક્સાનોલની સામગ્રીને અનુરૂપ છે.
મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, ટેકસાનોલ સાંદ્રતામાં વધારો સાથે કોષની સદ્ધરતામાં ઘટાડો થયો હતો, પરંતુ કોઈપણ તાણ માટે કોઈ નોંધપાત્ર સંબંધ ન હતો (CCAP 1479/1A: DF = 25, r = -0.208, P = 0.299; PCC 7942: DF = 25, r = – 0.127, P = 0.527).અંજીર પર.1b સેલ વૃદ્ધિ અને કાચના સંક્રમણ તાપમાન (Tg) વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.ટેક્સાનોલ સાંદ્રતા અને Tg મૂલ્યો વચ્ચે મજબૂત નકારાત્મક સહસંબંધ છે (H-latex: DF=7, r=-0.989, P=<0.001; N-latex: DF=7, r=-0.964, P=<0.001 ; S- લેટેક્સ: DF=7, r=-0.946, P=<0.001).ડેટા દર્શાવે છે કે S. elongatus PCC 7942 ની વૃદ્ધિ માટે શ્રેષ્ઠ Tg 17 °C (આકૃતિ 1b) ની આસપાસ હતો, જ્યારે S. elongatus CCAP 1479/1A એ 0 °C (આકૃતિ 1b) ની નીચે Tgની તરફેણ કરી હતી.માત્ર S. elongatus CCAP 1479/1A ને Tg અને ઝેરી ડેટા વચ્ચે મજબૂત નકારાત્મક સંબંધ હતો (DF=25, r=-0.857, P=<0.001).
બધા લેટેક્સમાં સારી સંલગ્નતા હતી, અને તેમાંથી કોઈએ 72 કલાક (ફિગ. 1c) પછી 1% કરતા વધુ કોષો છોડ્યા નથી.S. elongatus (PCC 7942: Scheirer-Ray-Hara test, Latex*Texanol, DF=4, H=0.903; P=0.924; CCAP 1479/1A: Scheirer- રે ટેસ્ટ).– હરે ટેસ્ટ, લેટેક્સ*ટેક્સાનોલ, DF=4, H=3.277, P=0.513).જેમ જેમ Texanol ની સાંદ્રતા વધે છે, તેમ વધુ કોષો મુક્ત થાય છે (આકૃતિ 1c).S. elongatus PCC 7942 (DF=25, r=-0.660, P=<0.001) (આકૃતિ 1d) ની સરખામણીમાં.વધુમાં, Tg અને બે તાણના કોષ સંલગ્નતા વચ્ચે કોઈ આંકડાકીય સંબંધ નહોતો (PCC 7942: DF=25, r=0.301, P=0.127; CCAP 1479/1A: DF=25, r=0.287, P=0.147).
બંને જાતો માટે, "હાર્ડ" લેટેક્સ પોલિમર બિનઅસરકારક હતા.તેનાથી વિપરીત, 4N અને 12N એ S. elongatus PCC 7942 સામે શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન કર્યું, જ્યારે 4S અને 12S એ CCAP 1479/1A (ફિગ. 1e) સામે શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન કર્યું, જોકે પોલિમર મેટ્રિક્સના વધુ ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે સ્પષ્ટપણે જગ્યા છે.આ પોલિમરનો ઉપયોગ અર્ધ-બેચ નેટ CO2 અપટેક પરીક્ષણોમાં કરવામાં આવ્યો છે.
જલીય લેટેક્સ કમ્પોઝિશનમાં સ્થગિત કોષોનો ઉપયોગ કરીને 7 દિવસ સુધી ફોટોફિઝિયોલોજીનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.સામાન્ય રીતે, બંને દેખીતા પ્રકાશસંશ્લેષણ દર (PS) અને મહત્તમ PSII ક્વોન્ટમ યીલ્ડ (Fv/Fm) સમય સાથે ઘટે છે, પરંતુ આ ઘટાડો અસમાન છે અને કેટલાક PS ડેટાસેટ્સ બાયફાસિક પ્રતિભાવ દર્શાવે છે, જે આંશિક પ્રતિભાવ સૂચવે છે, જોકે વાસ્તવિક સમયની પુનઃપ્રાપ્તિ ટૂંકી PS પ્રવૃત્તિ (ફિગ. 2a અને 3b).બાયફાસિક Fv/Fm પ્રતિભાવ ઓછો ઉચ્ચારવામાં આવ્યો હતો (આંકડા 2b અને 3b).
(a) દેખીતી પ્રકાશસંશ્લેષણ દર (PS) અને (b) નિયંત્રણ સસ્પેન્શન સંસ્કૃતિઓની તુલનામાં લેટેક્સ ફોર્મ્યુલેશનના પ્રતિભાવમાં સિનેકોકોકસ એલોન્ગાટસ PCC 7942 ની મહત્તમ PSII ક્વોન્ટમ યીલ્ડ (Fv/Fm).સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટનો ગુણોત્તર “હાર્ડ” (H) લેટેક્સ માટે 1:3, “સામાન્ય” (N) માટે 1:1 અને “સોફ્ટ” (S) માટે 3:1 છે.લેટેક્સ કોડમાં અગાઉના નંબરો ટેક્સાનોલની સામગ્રીને અનુરૂપ છે.(મીન ± પ્રમાણભૂત વિચલન; n = 3).
(a) દેખીતી પ્રકાશસંશ્લેષણ દર (PS) અને (b) નિયંત્રણ સસ્પેન્શન સંસ્કૃતિઓની તુલનામાં લેટેક્સ ફોર્મ્યુલેશનના પ્રતિભાવમાં સિનેકોકોકસ એલોન્ગાટસ CCAP 1479/1A ની મહત્તમ PSII ક્વોન્ટમ યીલ્ડ (Fv/Fm).સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટનો ગુણોત્તર “હાર્ડ” (H) લેટેક્સ માટે 1:3, “સામાન્ય” (N) માટે 1:1 અને “સોફ્ટ” (S) માટે 3:1 છે.લેટેક્સ કોડમાં અગાઉના નંબરો ટેક્સાનોલની સામગ્રીને અનુરૂપ છે.(મીન ± પ્રમાણભૂત વિચલન; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 માટે, લેટેક્સ કમ્પોઝિશન અને ટેક્સાનોલ સાંદ્રતાએ સમય જતાં PSને અસર કરી ન હતી (GLM, Latex*Texanol*Time, DF = 28, F = 1.49, P = 0.07), જોકે રચના એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ (GLM) હતું., લેટેક્સ*સમય, DF = 14, F = 3.14, P = <0.001) (ફિગ. 2a).સમય જતાં ટેક્સાનોલ સાંદ્રતાની કોઈ નોંધપાત્ર અસર જોવા મળી નથી (GLM, Texanol*time, DF=14, F=1.63, P=0.078).Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=4.54, P=<0.001) ને અસર કરતી નોંધપાત્ર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા હતી.લેટેક્સ ફોર્મ્યુલેશન અને ટેક્સાનોલ સાંદ્રતા વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાએ Fv/Fm (GLM, Latex*Texanol, DF=4, F=180.42, P=<0.001) પર નોંધપાત્ર અસર કરી હતી.દરેક પરિમાણ સમય સાથે Fv/Fm ને પણ અસર કરે છે (GLM, Latex*Time, DF=14, F=9.91, P=<0.001 અને Texanol*Time, DF=14, F=10.71, P=< 0.001).લેટેક્સ 12H એ સૌથી નીચો સરેરાશ PS અને Fv/Fm મૂલ્યો જાળવી રાખ્યા છે (ફિગ. 2b), જે દર્શાવે છે કે આ પોલિમર વધુ ઝેરી છે.
S. elongatus CCAP 1479/1A નું PS નોંધપાત્ર રીતે અલગ હતું (GLM, લેટેક્સ * Texanol * સમય, DF = 28, F = 2.75, P = <0.001), Texanol સાંદ્રતા (GLM, લેટેક્સ*સમય, DF) કરતાં લેટેક્ષ રચના સાથે =14, F=6.38, P=<0.001, GLM, Texanol*time, DF=14, F=1.26, P=0.239)."સોફ્ટ" પોલિમર 0S અને 4S એ કંટ્રોલ સસ્પેન્શન (મેન-વ્હીટની U, 0S વિરુદ્ધ નિયંત્રણો, W = 686.0, P = 0.044, 4S વિરુદ્ધ નિયંત્રણો, W = 713, P = 0.01) કરતાં PS પ્રદર્શનનું થોડું ઊંચું સ્તર જાળવી રાખ્યું છે અને એક જાળવી રાખ્યું છે. સુધારેલ Fv./Fm (ફિગ. 3a) ફોટોસિસ્ટમ II માટે વધુ કાર્યક્ષમ પરિવહન બતાવે છે.CCAP 1479/1A કોષોના Fv/Fm મૂલ્યો માટે, સમય જતાં નોંધપાત્ર લેટેક્સ તફાવત હતો (GLM, Latex*Texanol*Time, DF=28, F=6.00, P=<0.001) (આકૃતિ 3b).).
અંજીર પર.4 દરેક તાણ માટે કોષ વૃદ્ધિના કાર્ય તરીકે 7 દિવસના સમયગાળામાં સરેરાશ PS અને Fv/Fm દર્શાવે છે.S. elongatus PCC 7942 પાસે સ્પષ્ટ પેટર્ન નથી (ફિગ. 4a અને b), જોકે, CCAP 1479/1A એ PS (ફિગ. 4c) અને Fv/Fm (ફિગ. 4d) મૂલ્યો વચ્ચે પેરાબોલિક સંબંધ દર્શાવ્યો હતો. સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટનો ગુણોત્તર પરિવર્તન સાથે વધે છે.
લેટેક્સ તૈયારીઓ પર સિનેકોકોકસ લોંગમની વૃદ્ધિ અને ફોટોફિઝિયોલોજી વચ્ચેનો સંબંધ.(a) દેખીતી પ્રકાશસંશ્લેષણ દર (PS), (b) PCC 7942 ની મહત્તમ PSII ક્વોન્ટમ યીલ્ડ (Fv/Fm) સામે રચાયેલ ટોક્સિસિટી ડેટા. c PS અને d Fv/Fm CCAP 1479/1A સામે કાવતરું કરાયેલ ઝેરી ડેટા.સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટનો ગુણોત્તર “હાર્ડ” (H) લેટેક્સ માટે 1:3, “સામાન્ય” (N) માટે 1:1 અને “સોફ્ટ” (S) માટે 3:1 છે.લેટેક્સ કોડમાં અગાઉના નંબરો ટેક્સાનોલની સામગ્રીને અનુરૂપ છે.(મીન ± પ્રમાણભૂત વિચલન; n = 3).
બાયોકોમ્પોઝિટ PCC 7942 એ પ્રથમ ચાર અઠવાડિયા (આકૃતિ 5) દરમિયાન નોંધપાત્ર સેલ લીચિંગ સાથે સેલ રીટેન્શન પર મર્યાદિત અસર કરી હતી.CO2 ગ્રહણના પ્રારંભિક તબક્કા પછી, 12 N લેટેક્સ સાથે નિશ્ચિત કોષોએ CO2 છોડવાનું શરૂ કર્યું, અને આ પેટર્ન 4 થી 14 દિવસો (ફિગ. 5b) વચ્ચે ચાલુ રહી.આ ડેટા રંગદ્રવ્યના વિકૃતિકરણના અવલોકનો સાથે સુસંગત છે.નેટ CO2 નું અપટેક 18 દિવસથી ફરી શરૂ થયું. સેલ રિલીઝ (ફિગ. 5a) હોવા છતાં, PCC 7942 12 N બાયોકોમ્પોઝિટે હજુ પણ 28 દિવસમાં કંટ્રોલ સસ્પેન્શન કરતાં વધુ CO2 એકઠું કર્યું, જોકે થોડુંક (માન-વ્હીટની યુ-ટેસ્ટ, W = 2275.5; પી = 0.066).લેટેક્સ 12 N અને 4 N દ્વારા CO2 ના શોષણનો દર 0.51 ± 0.34 અને 1.18 ± 0.29 g CO2 g-1 બાયોમાસ d-1 છે.સારવાર અને સમયના સ્તરો વચ્ચે આંકડાકીય રીતે નોંધપાત્ર તફાવત હતો (ચેરર-રે-હેરે ટેસ્ટ, સારવાર: DF=2, H=70.62, P=<0.001 સમય: DF=13, H=23.63, P=0.034), પરંતુ તે ન હતી.સારવાર અને સમય વચ્ચે નોંધપાત્ર સંબંધ હતો (ચેરર-રે-હર ટેસ્ટ, સમય*સારવાર: DF=26, H=8.70, P=0.999).
4N અને 12N લેટેક્સનો ઉપયોગ કરીને Synechococcus elongatus PCC 7942 બાયોકોમ્પોઝીટ પર હાફ-બેચ CO2 અપટેક પરીક્ષણો.(a) છબીઓ કોષ પ્રકાશન અને રંગદ્રવ્ય વિકૃતિકરણ, તેમજ પરીક્ષણ પહેલાં અને પછી બાયોકોમ્પોઝિટની SEM છબીઓ દર્શાવે છે.સફેદ ટપકાંવાળી રેખાઓ બાયોકોમ્પોઝીટ પર કોષ જમા થવાના સ્થળો સૂચવે છે.(b) ચાર-અઠવાડિયાના સમયગાળામાં સંચિત નેટ CO2 અપટેક."સામાન્ય" (N) લેટેક્સમાં સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટનો ગુણોત્તર 1:1 છે.લેટેક્સ કોડમાં અગાઉના નંબરો ટેક્સાનોલની સામગ્રીને અનુરૂપ છે.(મીન ± પ્રમાણભૂત વિચલન; n = 3).
4S અને 12S સાથે તાણ CCAP 1479/1A માટે સેલ રીટેન્શનમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો હતો, જો કે રંગદ્રવ્ય સમય સાથે ધીમે ધીમે રંગ બદલે છે (ફિગ. 6a).બાયોકોમ્પોઝિટ CCAP 1479/1A વધારાના પોષક પૂરવણીઓ વિના સંપૂર્ણ 84 દિવસ (12 અઠવાડિયા) માટે CO2 શોષી લે છે.SEM વિશ્લેષણ (ફિગ. 6a) એ નાના કોષની ટુકડીના દ્રશ્ય નિરીક્ષણની પુષ્ટિ કરી.શરૂઆતમાં, કોષોને લેટેક્સ કોટિંગમાં બંધ કરવામાં આવ્યા હતા જે કોષની વૃદ્ધિ છતાં તેની અખંડિતતા જાળવી રાખે છે.CO2 ગ્રહણ દર નિયંત્રણ જૂથ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે હતો (Scheirer-Ray-har test, સારવાર: DF=2; H=240.59; P=<0.001, સમય: DF=42; H=112; P=<0.001) ( ફિગ. 6b).12S બાયોકોમ્પોઝિટે સૌથી વધુ CO2 શોષણ પ્રાપ્ત કર્યું (1.57 ± 0.08 g CO2 g-1 બાયોમાસ પ્રતિ દિવસ), જ્યારે 4S લેટેક્સ દરરોજ 1.13 ± 0.41 g CO2 g-1 બાયોમાસ હતું, પરંતુ તેઓ નોંધપાત્ર રીતે અલગ નહોતા (માન-વ્હીટની યુ. . પરીક્ષણ, W = 1507.50; P = 0.07) અને સારવાર અને સમય વચ્ચે કોઈ નોંધપાત્ર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નથી (શિરર-રે-હારા ટેસ્ટ, સમય * સારવાર: DF = 82; H = 10 .37; P = 1.000).
4N અને 12N લેટેક્સ સાથે Synechococcus elongatus CCAP 1479/1A બાયોકોમ્પોઝીટનો ઉપયોગ કરીને અડધા લોટ CO2 અપટેક પરીક્ષણ.(a) છબીઓ કોષ પ્રકાશન અને રંગદ્રવ્ય વિકૃતિકરણ, તેમજ પરીક્ષણ પહેલાં અને પછી બાયોકોમ્પોઝિટની SEM છબીઓ દર્શાવે છે.સફેદ ટપકાંવાળી રેખાઓ બાયોકોમ્પોઝીટ પર કોષ જમા થવાના સ્થળો સૂચવે છે.(b) બાર-સપ્તાહના સમયગાળામાં સંચિત નેટ CO2 ઉપાડ."સોફ્ટ" (S) લેટેક્સમાં સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટનો ગુણોત્તર 1:1 છે.લેટેક્સ કોડમાં અગાઉના નંબરો ટેક્સાનોલની સામગ્રીને અનુરૂપ છે.(મીન ± પ્રમાણભૂત વિચલન; n = 3).
S. elongatus PCC 7942 (Shirer-Ray-Har test, time*treatment: DF=4, H=3.243, P=0.518) અથવા બાયોકોમ્પોઝીટ S. elongatus CCAP 1479/1A (ટુ-ANOVA, સમય*સારવાર: DF=8 , F = 1.79, P = 0.119) (ફિગ. S4).બાયોકોમ્પોઝિટ PCC 7942માં સપ્તાહ 2માં સૌથી વધુ કાર્બોહાઇડ્રેટ સામગ્રી હતી (4 N = 59.4 ± 22.5 wt%, 12 N = 67.9 ± 3.3 wt%), જ્યારે નિયંત્રણ સસ્પેન્શનમાં સપ્તાહ 4 પર સૌથી વધુ કાર્બોહાઇડ્રેટ સામગ્રી હતી જ્યારે (નિયંત્રણ = 59.6 ± 2.84%) w/w).CCAP 1479/1A બાયોકોમ્પોઝિટની કુલ કાર્બોહાઇડ્રેટ સામગ્રી ટ્રાયલની શરૂઆતમાં સિવાય નિયંત્રણ સસ્પેન્શન સાથે તુલનાત્મક હતી, અઠવાડિયા 4 માં 12S લેટેક્સમાં કેટલાક ફેરફારો સાથે. બાયોકોમ્પોઝિટ માટે ઉચ્ચતમ મૂલ્યો 51.9 ± 9.6 wt% હતા. 4S માટે અને 12S માટે 77.1 ± 17.0 wt%.
અમે બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અથવા પ્રભાવને બલિદાન આપ્યા વિના લિકેન મિમિક બાયોકોમ્પોઝિટ કન્સેપ્ટના એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક તરીકે પાતળા ફિલ્મ લેટેક્સ પોલિમર કોટિંગ્સની માળખાકીય અખંડિતતાને વધારવા માટે ડિઝાઇનની શક્યતાઓ દર્શાવવા માટે તૈયાર છીએ.ખરેખર, જો કોષની વૃદ્ધિ સાથે સંકળાયેલ માળખાકીય પડકારોને દૂર કરવામાં આવે, તો અમે અમારા પ્રાયોગિક બાયોકોમ્પોઝીટ્સ પર નોંધપાત્ર કામગીરી સુધારણાની અપેક્ષા રાખીએ છીએ, જે પહેલાથી જ અન્ય સાયનોબેક્ટેરિયા અને માઇક્રોએલ્ગી કાર્બન કેપ્ચર સિસ્ટમ્સ સાથે તુલનાત્મક છે.
કોટિંગ્સ બિન-ઝેરી, ટકાઉ, લાંબા ગાળાના કોષ સંલગ્નતાને ટેકો આપતા હોવા જોઈએ, અને કાર્યક્ષમ CO2 માસ ટ્રાન્સફર અને O2 ડિગાસિંગને પ્રોત્સાહન આપવા છિદ્રાળુ હોવા જોઈએ.લેટેક્સ-પ્રકારના એક્રેલિક પોલિમર તૈયાર કરવા માટે સરળ છે અને તેનો વ્યાપકપણે પેઇન્ટ, ટેક્સટાઇલ અને એડહેસિવ ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગ થાય છે30.અમે સાયનોબેક્ટેરિયાને પાણી આધારિત એક્રેલિક લેટેક્સ પોલિમર ઇમલ્સન પોલિમરાઇઝ્ડ સ્ટાયરીન/બ્યુટીલ એક્રેલેટ કણોના ચોક્કસ ગુણોત્તર અને ટેક્સાનોલની વિવિધ સાંદ્રતા સાથે જોડ્યા.સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટને ભૌતિક ગુણધર્મોને નિયંત્રિત કરવા માટે પસંદ કરવામાં આવ્યા હતા, ખાસ કરીને કોટિંગની સ્થિતિસ્થાપકતા અને સંકલન કાર્યક્ષમતા (મજબૂત અને અત્યંત એડહેસિવ કોટિંગ માટે મહત્વપૂર્ણ), "સખત" અને "નરમ" કણોના સંશ્લેષણને મંજૂરી આપીને.ટોક્સિસિટી ડેટા સૂચવે છે કે ઉચ્ચ સ્ટાયરીન સામગ્રી સાથેનું "હાર્ડ" લેટેક્સ સાયનોબેક્ટેરિયાના અસ્તિત્વ માટે અનુકૂળ નથી.બ્યુટાઇલ એક્રેલેટથી વિપરીત, સ્ટાયરીન શેવાળ 32,33 માટે ઝેરી માનવામાં આવે છે.સાયનોબેક્ટેરિયા સ્ટ્રેન્સે લેટેક્સ પર તદ્દન અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપી હતી, અને S. elongatus PCC 7942 માટે શ્રેષ્ઠ ગ્લાસ સંક્રમણ તાપમાન (Tg) નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું, જ્યારે S. elongatus CCAP 1479/1A એ Tg સાથે નકારાત્મક રેખીય સંબંધ દર્શાવ્યો હતો.
સૂકવણીનું તાપમાન સતત સમાન લેટેક્ષ ફિલ્મ બનાવવાની ક્ષમતાને અસર કરે છે.જો સૂકવણીનું તાપમાન લઘુત્તમ ફિલ્મ રચના તાપમાન (MFFT) કરતા ઓછું હોય, તો પોલિમર લેટેક્સ કણો સંપૂર્ણ રીતે એકઠા થશે નહીં, પરિણામે કણોના ઇન્ટરફેસ પર જ સંલગ્નતા આવશે.પરિણામી ફિલ્મો નબળી સંલગ્નતા અને યાંત્રિક શક્તિ ધરાવે છે અને તે પાવડર સ્વરૂપમાં પણ હોઈ શકે છે29.MFFT Tg સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે, જેને મોનોમર કમ્પોઝિશન અને ટેક્સાનોલ જેવા કોલેસેન્ટના ઉમેરા દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે.Tg પરિણામી કોટિંગના ઘણા ભૌતિક ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે, જે રબરી અથવા કાચની સ્થિતિમાં હોઈ શકે છે34.ફ્લોરી-ફોક્સ સમીકરણ35 મુજબ, Tg મોનોમરના પ્રકાર અને સંબંધિત ટકાવારી રચના પર આધારિત છે.કોલેસન્ટનો ઉમેરો લેટેક્સ કણોના Tg ના તૂટક તૂટક દમન દ્વારા MFFT ને ઘટાડી શકે છે, જે નીચા તાપમાને ફિલ્મ બનાવવાની મંજૂરી આપે છે, પરંતુ તેમ છતાં તે સખત અને મજબૂત કોટિંગ બનાવે છે કારણ કે કોલેસન્ટ ધીમે ધીમે બાષ્પીભવન થાય છે અથવા બહાર કાઢવામાં આવે છે 36.
ટેક્સાનોલની સાંદ્રતામાં વધારો કરવાથી પોલિમર કણોને નરમ કરીને (Tg ઘટાડીને) સૂકવણી દરમિયાન કણો દ્વારા શોષાય છે, જેનાથી સ્નિગ્ધ ફિલ્મ અને કોષ સંલગ્નતાની મજબૂતાઈ વધે છે.કારણ કે બાયોકોમ્પોઝીટ આસપાસના તાપમાન (~18–20°C) પર સૂકવવામાં આવે છે, "સખત" લેટેક્સનું Tg (30 થી 55°C) સૂકવવાના તાપમાન કરતા વધારે છે, એટલે કે કણોનું સંકલન શ્રેષ્ઠ ન હોઈ શકે, પરિણામે B ફિલ્મો કે જે વિટ્રીયસ રહે છે, નબળી યાંત્રિક અને એડહેસિવ ગુણધર્મો, મર્યાદિત સ્થિતિસ્થાપકતા અને પ્રસરણ 30 આખરે વધુ કોષ નુકશાન તરફ દોરી જાય છે."સામાન્ય" અને "સોફ્ટ" પોલિમરમાંથી ફિલ્મની રચના પોલિમર ફિલ્મના Tg પર અથવા તેની નીચે થાય છે, અને ફિલ્મની રચના સુધારેલ સંકલન દ્વારા સુધારેલ છે, પરિણામે સુધારેલ યાંત્રિક, સંયોજક અને એડહેસિવ ગુણધર્મો સાથે સતત પોલિમર ફિલ્મો બને છે.પરિણામી ફિલ્મ CO2 કેપ્ચર પ્રયોગો દરમિયાન રબરી રહેશે કારણ કે તેનું Tg ("સામાન્ય" મિશ્રણ: 12 થી 20 ºC) અથવા ઘણું ઓછું ("નરમ" મિશ્રણ: -21 થી -13 °C) થી આસપાસના તાપમાન 30 ની નજીક છે."હાર્ડ" લેટેક્ષ (3.4 થી 2.9 kgf mm–1) "સામાન્ય" લેટેક્સ (1.0 થી 0.9 kgf mm–1) કરતાં ત્રણ ગણું કઠણ છે."સોફ્ટ" લેટેક્સની કઠિનતા તેમના અતિશય રબરનેસ અને ઓરડાના તાપમાને સ્ટીકીનેસને કારણે માઇક્રોહાર્ડનેસ દ્વારા માપી શકાતી નથી.સરફેસ ચાર્જ સંલગ્નતાના જોડાણને પણ અસર કરી શકે છે, પરંતુ અર્થપૂર્ણ માહિતી પ્રદાન કરવા માટે વધુ ડેટાની જરૂર છે.જો કે, તમામ લેટેક્સે અસરકારક રીતે કોષોને જાળવી રાખ્યા હતા, જે 1% કરતા ઓછા મુક્ત થયા હતા.
પ્રકાશસંશ્લેષણની ઉત્પાદકતા સમય જતાં ઘટતી જાય છે.પોલિસ્ટરીનના સંપર્કમાં આવવાથી પટલમાં વિક્ષેપ અને ઓક્સિડેટીવ તણાવ 38,39,40,41 થાય છે.S. elongatus CCAP 1479/1A ના Fv/Fm મૂલ્યો 0S અને 4S ના સંપર્કમાં આવતા સસ્પેન્શન કંટ્રોલની તુલનામાં લગભગ બમણા ઊંચા હતા, જે 4S બાયોકોમ્પોઝિટના CO2 અપટેક રેટ સાથે સારી રીતે કરારમાં છે. નીચા સરેરાશ PS મૂલ્યો.મૂલ્યોઉચ્ચ Fv/Fm મૂલ્યો સૂચવે છે કે PSII ને ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન વધુ ફોટોન 42 પહોંચાડી શકે છે, જે ઉચ્ચ CO2 ફિક્સેશન દરમાં પરિણમી શકે છે.જો કે, એ નોંધવું જોઈએ કે ફોટોફિઝિયોલોજિકલ ડેટા જલીય લેટેક્ષ સોલ્યુશનમાં સ્થગિત કોષોમાંથી મેળવવામાં આવ્યો હતો અને તે જરૂરી નથી કે તે પરિપક્વ બાયોકોમ્પોઝીટ સાથે સીધી તુલના કરી શકાય.
જો લેટેક્સ પ્રકાશ અને/અથવા ગેસના વિનિમયમાં અવરોધ ઊભો કરે છે જેના પરિણામે પ્રકાશ અને CO2 પ્રતિબંધિત થાય છે, તો તે સેલ્યુલર તણાવનું કારણ બની શકે છે અને કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરી શકે છે, અને જો તે O2 પ્રકાશનને અસર કરે છે, તો ફોટોરેસ્પીરેશન39.મટાડેલા કોટિંગ્સના પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશનનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું: "હાર્ડ" લેટેક્સે 440 અને 480 nm વચ્ચેના પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશનમાં થોડો ઘટાડો દર્શાવ્યો હતો (સુધારેલ ફિલ્મ સંકલનને કારણે ટેક્સાનોલની સાંદ્રતામાં વધારો કરીને આંશિક રીતે સુધારેલ), જ્યારે "નરમ" અને "નિયમિત" ” લેટેક્ષે પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશનમાં થોડો ઘટાડો દર્શાવ્યો.નુકસાનની કોઈ નોંધનીય નુકસાન બતાવતું નથી.પરીક્ષણો, તેમજ તમામ ઇન્ક્યુબેશન, ઓછી પ્રકાશની તીવ્રતા (30.5 µmol m-2 s-1) પર કરવામાં આવ્યા હતા, તેથી પોલિમર મેટ્રિક્સને કારણે કોઈપણ પ્રકાશસંશ્લેષણ સક્રિય રેડિયેશનની ભરપાઈ કરવામાં આવશે અને તે ફોટોઈન્હિબિશનને રોકવામાં પણ ઉપયોગી થઈ શકે છે.નુકસાનકારક પ્રકાશની તીવ્રતા પર.
બાયોકોમ્પોઝિટ CCAP 1479/1A પરીક્ષણના 84 દિવસ દરમિયાન પોષક તત્ત્વોના ટર્નઓવર અથવા બાયોમાસના નોંધપાત્ર નુકસાન વિના કાર્ય કરે છે, જે અભ્યાસનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય છે.લાંબા ગાળાના અસ્તિત્વ (આરામની સ્થિતિ) હાંસલ કરવા માટે નાઇટ્રોજન ભૂખમરાના પ્રતિભાવમાં ક્લોરોસિસની પ્રક્રિયા સાથે કોષનું ડિપિગ્મેન્ટેશન સંકળાયેલું હોઈ શકે છે, જે પૂરતા નાઇટ્રોજન સંચય પછી કોષોને વૃદ્ધિ ફરી શરૂ કરવામાં મદદ કરી શકે છે.SEM ઇમેજોએ પુષ્ટિ કરી છે કે કોષ વિભાજન હોવા છતાં કોશિકાઓ કોટિંગની અંદર રહે છે, "સોફ્ટ" લેટેક્સની સ્થિતિસ્થાપકતા દર્શાવે છે અને આમ પ્રાયોગિક સંસ્કરણ પર સ્પષ્ટ ફાયદો દર્શાવે છે."સોફ્ટ" લેટેક્સમાં લગભગ 70% બ્યુટાઇલ એક્રેલેટ (વજન દ્વારા) હોય છે, જે સૂકાયા પછી લવચીક કોટિંગ માટે જણાવેલી સાંદ્રતા કરતા ઘણી વધારે છે44.
CO2 નું ચોખ્ખું શોષણ નિયંત્રણ સસ્પેન્શન કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે હતું (S. elongatus CCAP 1479/1A અને PCC 7942 માટે અનુક્રમે 14-20 અને 3-8 ગણું વધારે).અગાઉ, અમે CO2 માસ ટ્રાન્સફર મોડલનો ઉપયોગ કર્યો હતો તે બતાવવા માટે કે ઉચ્ચ CO2 શોષણનો મુખ્ય ડ્રાઇવર બાયોકોમ્પોઝીટ31 ની સપાટી પર તીવ્ર CO2 સાંદ્રતા ઢાળ છે અને તે જૈવસંયોજિત પ્રદર્શન માસ ટ્રાન્સફરના પ્રતિકાર દ્વારા મર્યાદિત હોઈ શકે છે.કોટિંગની છિદ્રાળુતા અને અભેદ્યતા વધારવા માટે લેટેક્સમાં બિન-ઝેરી, બિન-ફિલ્મ-રચના ઘટકોનો સમાવેશ કરીને આ સમસ્યાને દૂર કરી શકાય છે, પરંતુ સેલ રીટેન્શન સાથે ચેડા થઈ શકે છે કારણ કે આ વ્યૂહરચના અનિવાર્યપણે નબળી ફિલ્મ20માં પરિણમશે.પોરોસિટી વધારવા માટે પોલીમરાઈઝેશન દરમિયાન રાસાયણિક રચના બદલી શકાય છે, જે શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ છે, ખાસ કરીને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન અને માપનીયતાના સંદર્ભમાં45.
માઇક્રોએલ્ગી અને સાયનોબેક્ટેરિયામાંથી બાયોકોમ્પોઝિટનો ઉપયોગ કરીને તાજેતરના અભ્યાસોની તુલનામાં નવા બાયોકોમ્પોઝિટના પ્રદર્શનમાં સેલ લોડિંગ રેટ (કોષ્ટક 1)21,46 અને લાંબા સમય સુધી વિશ્લેષણ સમય (84 દિવસ વિરુદ્ધ 15 કલાક 46 અને 3 અઠવાડિયા 21) સાથે સમાયોજિત કરવામાં ફાયદા દર્શાવ્યા.
કોષોમાં કાર્બોહાઇડ્રેટ્સની વોલ્યુમેટ્રિક સામગ્રી સાયનોબેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરીને અન્ય અભ્યાસો સાથે સાનુકૂળ રીતે સરખામણી કરે છે47,48,49,50 અને તેનો ઉપયોગ કાર્બન કેપ્ચર અને ઉપયોગ/પુનઃપ્રાપ્તિ કાર્યક્રમો માટે સંભવિત માપદંડ તરીકે થાય છે, જેમ કે BECCS આથો પ્રક્રિયાઓ49,51 અથવા બાયોડિગ્રેડેબલના ઉત્પાદન માટે. બાયોપ્લાસ્ટિક્સ52આ અભ્યાસના તર્કના ભાગ રૂપે, અમે ધારીએ છીએ કે વનીકરણ, BECCS નકારાત્મક ઉત્સર્જન ખ્યાલમાં પણ ગણવામાં આવે છે, તે આબોહવા પરિવર્તન માટે રામબાણ ઉપાય નથી અને તે વિશ્વની ખેતીલાયક જમીન 6નો ભયજનક હિસ્સો વાપરે છે.વિચાર પ્રયોગ તરીકે, એવો અંદાજ લગાવવામાં આવ્યો હતો કે વૈશ્વિક તાપમાનમાં વધારો 1.5°C53 (દર વર્ષે લગભગ 8 થી 12 GtCO2) સુધી મર્યાદિત કરવા માટે 2100 સુધીમાં 640 થી 950 GtCO2 ને વાતાવરણમાંથી દૂર કરવાની જરૂર પડશે.બહેતર પ્રદર્શન કરતા બાયોકોમ્પોઝીટ (574.08 ± 30.19 t CO2 t-1 બાયોમાસ પ્રતિ વર્ષ-1) સાથે આને હાંસલ કરવા માટે 5.5 × 1010 થી 8.2 × 1010 m3 (તુલનાત્મક પ્રકાશસંશ્લેષણ કાર્યક્ષમતા સાથે) વોલ્યુમ વિસ્તરણની જરૂર પડશે, જેમાં 1926 થી 2.2 અબજ લિટરનો સમાવેશ થાય છે. પોલિમરમાની લઈએ કે બાયોકોમ્પોઝીટ્સનો 1 m3 જમીનના 1 m2 વિસ્તાર પર કબજો કરે છે, લક્ષ્ય વાર્ષિક કુલ CO2 શોષવા માટે જરૂરી વિસ્તાર 5.5 થી 8.17 મિલિયન હેક્ટરની વચ્ચે હશે, જે જમીનના જીવન માટે યોગ્ય 0.18-0.27% ની સમકક્ષ છે. ઉષ્ણકટિબંધીય, અને જમીન વિસ્તાર ઘટાડે છે.BECCS માટે 98-99% દ્વારા જરૂરિયાત.એ નોંધવું જોઈએ કે સૈદ્ધાંતિક કેપ્ચર રેશિયો ઓછા પ્રકાશમાં નોંધાયેલા CO2 શોષણ પર આધારિત છે.જેમ જેમ બાયોકોમ્પોઝીટ વધુ તીવ્ર કુદરતી પ્રકાશના સંપર્કમાં આવે છે તેમ, CO2 શોષણનો દર વધે છે, જમીનની જરૂરિયાતોને વધુ ઘટાડે છે અને બાયોકોમ્પોઝિટ ખ્યાલ તરફ ભીંગડાને વધુ આગળ ધપાવે છે.જો કે, અમલીકરણ સતત બેકલાઇટની તીવ્રતા અને અવધિ માટે વિષુવવૃત્ત પર હોવું આવશ્યક છે.
CO2 ફર્ટિલાઇઝેશનની વૈશ્વિક અસર, એટલે કે CO2 ની ઉપલબ્ધતામાં વધારો થવાને કારણે વનસ્પતિ ઉત્પાદકતામાં વધારો, મોટા ભાગના જમીન વિસ્તારો પર ઘટ્યો છે, સંભવતઃ મુખ્ય માટીના પોષક તત્વો (N અને P) અને જળ સંસાધનોમાં ફેરફારને કારણે.આનો અર્થ એ છે કે પાર્થિવ પ્રકાશસંશ્લેષણ હવામાં ઉન્નત CO2 સાંદ્રતા હોવા છતાં, CO2 શોષણમાં વધારો તરફ દોરી શકે નહીં.આ સંદર્ભમાં, BECCS જેવી જમીન-આધારિત આબોહવા પરિવર્તન શમન વ્યૂહરચનાઓ સફળ થવાની શક્યતા ઓછી છે.જો આ વૈશ્વિક ઘટનાની પુષ્ટિ થાય છે, તો આપણું લિકેન-પ્રેરિત બાયોકોમ્પોઝિટ એક મુખ્ય સંપત્તિ બની શકે છે, જે એક-કોષીય જળચર પ્રકાશસંશ્લેષણ સૂક્ષ્મજીવાણુઓને "ગ્રાઉન્ડ એજન્ટ" માં રૂપાંતરિત કરે છે.મોટાભાગના પાર્થિવ છોડ C3 પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા CO2 ને ઠીક કરે છે, જ્યારે C4 છોડ ગરમ, સૂકા રહેઠાણો માટે વધુ અનુકૂળ છે અને ઉચ્ચ CO254 આંશિક દબાણમાં વધુ કાર્યક્ષમ છે.સાયનોબેક્ટેરિયા એક વિકલ્પ પ્રદાન કરે છે જે C3 છોડમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડના ઘટાડાની ચિંતાજનક આગાહીઓને સરભર કરી શકે છે.સાયનોબેક્ટેરિયાએ કાર્યક્ષમ કાર્બન સંવર્ધન પદ્ધતિ વિકસાવીને ફોટોરેસ્પિરેટરી મર્યાદાઓ દૂર કરી છે જેમાં CO2 નું ઉચ્ચ આંશિક દબાણ રાયબ્યુલોઝ-1,5-બિસ્ફોસ્ફેટ કાર્બોક્સિલેઝ/ઓક્સિજેનેઝ (RuBisCo) દ્વારા પ્રસ્તુત અને જાળવવામાં આવે છે.જો સાયનોબેક્ટેરિયલ બાયોકોમ્પોઝીટ્સનું ઉત્પાદન વધારી શકાય છે, તો આ ક્લાયમેટ ચેન્જ સામેની લડાઈમાં માનવજાત માટે એક મહત્વપૂર્ણ શસ્ત્ર બની શકે છે.
બાયોકોમ્પોઝીટ્સ (લિકેન મિમિકસ) પરંપરાગત સૂક્ષ્મ શેવાળ અને સાયનોબેક્ટેરિયા સસ્પેન્શન સંસ્કૃતિઓ પર સ્પષ્ટ ફાયદા પ્રદાન કરે છે, ઉચ્ચ CO2 શોષણ દર પ્રદાન કરે છે, પ્રદૂષણના જોખમોને ઘટાડે છે અને સ્પર્ધાત્મક CO2 ટાળવાનું વચન આપે છે.ખર્ચ જમીન, પાણી અને પોષક તત્વોનો ઉપયોગ નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે56.આ અભ્યાસ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન બાયોકોમ્પેટીબલ લેટેક્સના વિકાસ અને ઉત્પાદનની શક્યતા દર્શાવે છે કે, જ્યારે ઉમેદવાર સબસ્ટ્રેટ તરીકે લૂફાહ સ્પોન્જ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે કોષની ખોટને ન્યૂનતમ રાખીને શસ્ત્રક્રિયાના મહિનાઓમાં કાર્યક્ષમ અને અસરકારક CO2 શોષણ પ્રદાન કરી શકે છે.બાયોકોમ્પોઝીટ્સ સૈદ્ધાંતિક રીતે દર વર્ષે આશરે 570 t CO2 t-1 બાયોમાસ મેળવી શકે છે અને આબોહવા પરિવર્તનના અમારા પ્રતિભાવમાં BECCS વનીકરણ વ્યૂહરચનાઓ કરતાં વધુ મહત્વપૂર્ણ સાબિત થઈ શકે છે.પોલિમર કમ્પોઝિશનના વધુ ઑપ્ટિમાઇઝેશન સાથે, ઉચ્ચ પ્રકાશની તીવ્રતા પર પરીક્ષણ અને વિસ્તૃત મેટાબોલિક એન્જિનિયરિંગ સાથે, કુદરતના મૂળ બાયોજિયોએન્જિનિયર્સ ફરી એકવાર બચાવમાં આવી શકે છે.
એક્રેલિક લેટેક્સ પોલિમર સ્ટાયરીન મોનોમર્સ, બ્યુટાઇલ એક્રેલેટ અને એક્રેલિક એસિડના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા, અને pH ને 0.1 M સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (કોષ્ટક 2) સાથે 7 પર ગોઠવવામાં આવ્યું હતું.સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટ પોલિમર સાંકળોનો મોટો ભાગ બનાવે છે, જ્યારે એક્રેલિક એસિડ લેટેક્ષ કણોને સસ્પેન્શનમાં રાખવામાં મદદ કરે છે57.લેટેક્સના માળખાકીય ગુણધર્મો કાચના સંક્રમણ તાપમાન (Tg) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે સ્ટાયરીન અને બ્યુટાઇલ એક્રેલેટના ગુણોત્તરને બદલીને નિયંત્રિત થાય છે, જે અનુક્રમે "હાર્ડ" અને "સોફ્ટ" ગુણધર્મો પ્રદાન કરે છે.લાક્ષણિક એક્રેલિક લેટેક્સ પોલિમર 50:50 સ્ટાયરીન છે: બ્યુટીલ એક્રેલેટ 30, તેથી આ અભ્યાસમાં આ ગુણોત્તર સાથેના લેટેક્સને "સામાન્ય" લેટેક્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, અને ઉચ્ચ સ્ટાયરીન સામગ્રીવાળા લેટેક્સને ઓછી સ્ટાયરીન સામગ્રી સાથે લેટેક્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ."નરમ" ને "હાર્ડ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
30 મોનોમર ટીપાંને સ્થિર કરવા માટે નિસ્યંદિત પાણી (174 ગ્રામ), સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ (0.5 ગ્રામ) અને રોડાપેક્સ એબ/20 સર્ફેક્ટન્ટ (30.92 ગ્રામ) (સોલ્વે) નો ઉપયોગ કરીને પ્રાથમિક પ્રવાહી મિશ્રણ તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું.સિરીંજ પંપ સાથે કાચની સિરીંજ (સાયન્સ ગ્લાસ એન્જીનીયરીંગ) નો ઉપયોગ કરીને, કોષ્ટક 2 માં સૂચિબદ્ધ સ્ટાયરીન, બ્યુટાઇલ એક્રેલેટ અને એક્રેલિક એસિડ ધરાવતું ગૌણ એલિક્વોટ 4 કલાકમાં પ્રાથમિક પ્રવાહી મિશ્રણમાં 100 મિલી h-1 ના દરે ડ્રોપવાઇઝ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું (કોલ -પામર, માઉન્ટ વર્નોન, ઇલિનોઇસ).dHO અને એમોનિયમ પર્સલ્ફેટ (100 ml, 3% w/w) નો ઉપયોગ કરીને પોલિમરાઇઝેશન ઇનિશિયેટર 59 નું સોલ્યુશન તૈયાર કરો.
dHO (206 ગ્રામ), સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ (1 ગ્રામ) અને રોડાપેક્સ એબ/20 (4.42 ગ્રામ) ધરાવતાં સોલ્યુશનને સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પ્રોપેલર વડે ઓવરહેડ સ્ટિરર (હેડોલ્ફ હી-ટોર્ક વેલ્યુ 100)નો ઉપયોગ કરીને હલાવો અને 82 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાને ગરમ કરો. VWR સાયન્ટિફિક 1137P ગરમ પાણીના સ્નાનમાં વોટર જેકેટેડ વાસણ.મોનોમર (28.21 ગ્રામ) અને ઇનિશિયેટર (20.60 ગ્રામ)નું ઘટાડેલા વજનનું સોલ્યુશન જેકેટેડ વાસણમાં ડ્રોપવાઇઝ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું અને 20 મિનિટ સુધી હલાવવામાં આવ્યું હતું.કણોને સસ્પેન્શનમાં રાખવા માટે બાકીના મોનોમર (150 મિલી એચ-1) અને ઈનિશિયેટર (27 મિલી એચ-1) સોલ્યુશનને જોરશોરથી મિક્સ કરો જ્યાં સુધી તેઓ કન્ટેનરમાં અનુક્રમે 10 મિલી સિરીંજ અને 100 મિલીનો ઉપયોગ કરીને 5 કલાકથી વધુ પાણીના જેકેટમાં ઉમેરવામાં ન આવે. .સિરીંજ પંપ સાથે પૂર્ણ.સ્લરી રીટેન્શન સુનિશ્ચિત કરવા માટે સ્લરી વોલ્યુમમાં વધારો થવાને કારણે સ્ટિરરની ગતિમાં વધારો થયો હતો.પ્રારંભિક અને પ્રવાહી મિશ્રણ ઉમેર્યા પછી, પ્રતિક્રિયા તાપમાન 85 ° સે સુધી વધારવામાં આવ્યું હતું, 450 આરપીએમ પર 30 મિનિટ માટે સારી રીતે હલાવવામાં આવ્યું હતું, પછી 65 ° સે સુધી ઠંડુ કરવામાં આવ્યું હતું.ઠંડક પછી, લેટેક્સમાં બે ડિસ્પ્લેસમેન્ટ સોલ્યુશન ઉમેરવામાં આવ્યા: ટર્ટ-બ્યુટીલ હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ (ટી-બીએચપી) (70% પાણીમાં) (5 ગ્રામ, વજન દ્વારા 14%) અને આઇસોસ્કોર્બિક એસિડ (5 ગ્રામ, વજન દ્વારા 10%)..ટી-બીએચપી ડ્રોપ બાય ડ્રોપ ઉમેરો અને 20 મિનિટ માટે છોડી દો.ત્યારબાદ સિરીંજ પંપનો ઉપયોગ કરીને 10 મિલી સિરીંજમાંથી 4 મિલી/કલાકના દરે એરીથોર્બિક એસિડ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું.લેટેક્સ સોલ્યુશનને પછી ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ કરવામાં આવ્યું અને 0.1M સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સાથે pH 7 માં ગોઠવવામાં આવ્યું.
2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate (Texanol) - લેટેક્સ પેઇન્ટ 37,60 માટે ઓછી ઝેરી બાયોડિગ્રેડેબલ કોલેસેન્ટ - સિરીંજ અને પંપ સાથે ત્રણ વોલ્યુમમાં ઉમેરવામાં આવ્યું હતું (0, 4, 12% v/v) સૂકવણી દરમિયાન ફિલ્મની રચનાને સરળ બનાવવા માટે લેટેક્ષ મિશ્રણ માટે કોલેસીંગ એજન્ટ તરીકે 37.લેટેક્સ સોલિડ ટકાવારી દરેક પોલિમરના 100 μl પૂર્વ-વજનવાળી એલ્યુમિનિયમ ફોઇલ કેપ્સમાં મૂકીને અને 24 કલાક માટે 100°C પર પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં સૂકવીને નક્કી કરવામાં આવી હતી.
પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન માટે, 100 µm ફિલ્મો બનાવવા માટે માપાંકિત સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ડ્રોપ ક્યુબનો ઉપયોગ કરીને દરેક લેટેક્સ મિશ્રણને માઇક્રોસ્કોપ સ્લાઇડ પર લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું અને 48 કલાક માટે 20 ° સે પર સૂકવવામાં આવ્યું હતું.લાઇટ ટ્રાન્સમિશન (પ્રકાશસંશ્લેષણ સક્રિય રેડિયેશન પર કેન્દ્રિત, λ 400–700 nm) 30 W ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પથી 35 સે.મી.ના અંતરે સેન્સર સાથે ILT950 સ્પેક્ટ્રિલાઇટ સ્પેક્ટ્રોરાડિયોમીટર પર માપવામાં આવ્યું હતું (સિલ્વેનિયા લક્સલાઇન પ્લસ, n = 6) જ્યાં પ્રકાશ સ્ત્રોત સાયનોબેક્ટેરિયા અને સજીવો હતા સંયુક્ત સામગ્રી સચવાય છે.SpectrILight III સોફ્ટવેર વર્ઝન 3.5 નો ઉપયોગ λ 400–700 nm61 રેન્જમાં પ્રકાશ અને ટ્રાન્સમિશન રેકોર્ડ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.બધા નમૂનાઓ સેન્સરની ટોચ પર મૂકવામાં આવ્યા હતા, અને અનકોટેડ ગ્લાસ સ્લાઇડ્સનો ઉપયોગ નિયંત્રણ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો.
લેટેક્સના નમૂનાઓને સિલિકોન બેકિંગ ડીશમાં ઉમેરવામાં આવ્યા હતા અને કઠિનતા માટે પરીક્ષણ કરવામાં આવે તે પહેલાં 24 કલાક સુધી સૂકવવા દેવામાં આવ્યા હતા.સૂકા લેટેક્ષ નમૂનાને x10 માઈક્રોસ્કોપ હેઠળ સ્ટીલની ટોપી પર મૂકો.ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યા પછી, નમૂનાઓનું મૂલ્યાંકન બુહેલર માઇક્રોમેટ II માઇક્રોહાર્ડનેસ ટેસ્ટર પર કરવામાં આવ્યું હતું.નમૂનાને 100 થી 200 ગ્રામના બળને આધિન કરવામાં આવ્યું હતું અને નમૂનામાં ડાયમંડ ડેન્ટ બનાવવા માટે લોડનો સમય 7 સેકન્ડ પર સેટ કરવામાં આવ્યો હતો.વધારાના આકાર માપન સોફ્ટવેર સાથે Bruker Alicona × 10 માઇક્રોસ્કોપ ઉદ્દેશ્યનો ઉપયોગ કરીને પ્રિન્ટનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.વિકર્સ કઠિનતા સૂત્ર (સમીકરણ 1) નો ઉપયોગ દરેક લેટેક્ષની કઠિનતાની ગણતરી કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જ્યાં HV એ વિકર્સ નંબર છે, F એ લાગુ બળ છે અને d એ લેટેક્સની ઊંચાઈ અને પહોળાઈ પરથી ગણતરી કરાયેલ ઇન્ડેન્ટ કર્ણની સરેરાશ છે.ઇન્ડેન્ટ મૂલ્ય.ઇન્ડેન્ટેશન ટેસ્ટ દરમિયાન સંલગ્નતા અને ખેંચાણને કારણે "સોફ્ટ" લેટેક્ષ માપી શકાતું નથી.
લેટેક્સ કમ્પોઝિશનના ગ્લાસ ટ્રાન્ઝિશન ટેમ્પરેચર (Tg) નક્કી કરવા માટે, પોલિમર સેમ્પલને સિલિકા જેલ ડીશમાં મૂકવામાં આવ્યા હતા, 24 કલાક સુધી સૂકવવામાં આવ્યા હતા, તેનું વજન 0.005 ગ્રામ હતું અને સેમ્પલ ડીશમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું.ડિશને કેપ કરીને ડિફરન્સિયલ સ્કેનિંગ કલરમીટર (PerkinElmer DSC 8500, Intercooler II, Pyris ડેટા એનાલિસિસ સોફ્ટવેર) 62 માં મૂકવામાં આવી હતી.તાપમાન માપવા માટે બિલ્ટ-ઇન ટેમ્પરેચર પ્રોબ સાથે સમાન ઓવનમાં રેફરન્સ કપ અને સેમ્પલ કપ મૂકવા માટે હીટ ફ્લો પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.સાતત્યપૂર્ણ વળાંક બનાવવા માટે કુલ બે રેમ્પનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.નમૂના પદ્ધતિને 20°C પ્રતિ મિનિટના દરે વારંવાર -20°C થી 180°C સુધી વધારવામાં આવી હતી.દરેક સ્ટાર્ટ અને એન્ડ પોઈન્ટ 1 મિનિટ માટે સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે જેથી તાપમાનના અંતરાલને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે.
CO2 શોષવા માટે બાયોકોમ્પોઝિટની ક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, અમારા અગાઉના અભ્યાસની જેમ નમૂનાઓ તૈયાર અને પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યા હતા31.સૂકા અને ઓટોક્લેવ્ડ વોશક્લોથને આશરે 1×1×5 સેમીના સ્ટ્રીપ્સમાં કાપવામાં આવ્યા હતા અને તેનું વજન કરવામાં આવ્યું હતું.દરેક લૂફાહ સ્ટ્રીપના એક છેડે દરેક સાયનોબેક્ટેરિયા સ્ટ્રેઈનના બે સૌથી અસરકારક બાયોકોટિંગ્સમાંથી 600 μl લાગુ કરો, લગભગ 1 × 1 × 3 સે.મી.ને આવરી લે છે અને 24 કલાક માટે 20°C પર અંધારામાં સૂકવી દો.લૂફાહના મેક્રોપોરસ માળખાને કારણે, કેટલાક ફોર્મ્યુલાનો વ્યય થયો હતો, તેથી સેલ લોડિંગ કાર્યક્ષમતા 100% ન હતી.આ સમસ્યાને દૂર કરવા માટે, લૂફાહ પર સૂકી તૈયારીનું વજન નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું અને સંદર્ભ સૂકી તૈયારી માટે સામાન્ય કરવામાં આવ્યું હતું.લૂફાહ, લેટેક્ષ અને જંતુરહિત પોષક માધ્યમ ધરાવતા અબાયોટિક નિયંત્રણો એ જ રીતે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.
અર્ધ-બેચ CO2 અપટેક ટેસ્ટ કરવા માટે, બાયોકોમ્પોઝિટ (n = 3) ને 50 મિલી કાચની ટ્યુબમાં મૂકો જેથી કરીને બાયોકોમ્પોઝિટનો એક છેડો (બાયોકોટિંગ વિના) 5 મિલી વૃદ્ધિ માધ્યમના સંપર્કમાં હોય, જે પોષક તત્ત્વોને પરવાનગી આપે છે. કેશિલરી ક્રિયા દ્વારા પરિવહન કરવામાં આવે છે..બોટલને 20 મીમીના વ્યાસ સાથે બ્યુટાઇલ રબર કોર્કથી સીલ કરવામાં આવે છે અને ચાંદીની એલ્યુમિનિયમ કેપ સાથે ક્રિમ કરવામાં આવે છે.એકવાર સીલ કર્યા પછી, ગેસ-ચુસ્ત સિરીંજ સાથે જોડાયેલ જંતુરહિત સોય વડે 45 મિલી 5% CO2/એર ઇન્જેક્ટ કરો.નિયંત્રણ સસ્પેન્શન (n = 3) ની સેલ ઘનતા પોષક માધ્યમમાં બાયોકોમ્પોઝિટના સેલ લોડની સમકક્ષ હતી.પરીક્ષણો 18 ± 2 °C પર 16:8 ના ફોટોપીરિયડ અને 30.5 µmol m-2 s-1 ના ફોટોપીરિયડ સાથે હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા.ગેસ-ટાઈટ સિરીંજ વડે માથાની જગ્યા દર બે દિવસે દૂર કરવામાં આવી હતી અને CO2 શોષણની ટકાવારી નક્કી કરવા માટે ઇન્ફ્રારેડ શોષણ GEOTech G100 સાથે CO2 મીટર વડે તેનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.CO2 ગેસ મિશ્રણની સમાન માત્રા ઉમેરો.
% CO2 ફિક્સની ગણતરી નીચે પ્રમાણે કરવામાં આવે છે: % CO2 ફિક્સ = 5% (v/v) – લખો %CO2 (સમીકરણ 2) જ્યાં P = દબાણ, V = વોલ્યુમ, T = તાપમાન અને R = આદર્શ ગેસ સ્થિરાંક.
સાયનોબેક્ટેરિયા અને બાયોકોમ્પોઝીટ્સના નિયંત્રણ સસ્પેન્શન માટે રિપોર્ટ કરાયેલ CO2 શોષણ દર બિન-જૈવિક નિયંત્રણો માટે સામાન્ય કરવામાં આવ્યા હતા.જી બાયોમાસનું કાર્યાત્મક એકમ એ વોશક્લોથ પર સ્થિર સુકા બાયોમાસનો જથ્થો છે.તે સેલ ફિક્સેશન પહેલા અને પછી લૂફાહ નમૂનાઓનું વજન કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે.કોષ લોડ માસ (બાયોમાસ સમકક્ષ) માટે વ્યક્તિગત રીતે સૂકવણી પહેલા અને પછી તૈયારીઓનું વજન કરીને અને કોષની તૈયારીની ઘનતા (સમીકરણ 3) ની ગણતરી કરીને.ફિક્સેશન દરમિયાન કોષની તૈયારીઓ સજાતીય હોવાનું માનવામાં આવે છે.
મિનિટાબ 18 અને રીઅલસ્ટેટિસ્ટિક્સ એડ-ઇન સાથે માઇક્રોસોફ્ટ એક્સેલનો આંકડાકીય વિશ્લેષણ માટે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.એન્ડરસન-ડાર્લિંગ ટેસ્ટનો ઉપયોગ કરીને સામાન્યતાની ચકાસણી કરવામાં આવી હતી અને લેવેન ટેસ્ટનો ઉપયોગ કરીને ભિન્નતાની સમાનતાની ચકાસણી કરવામાં આવી હતી.આ ધારણાઓને સંતોષતા ડેટાનું પૃથ્થકરણ દ્વિ-માર્ગીય વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું (ANOVA) તુકીના પરીક્ષણ સાથે પોસ્ટ હોક વિશ્લેષણ તરીકે.સામાન્યતા અને સમાન ભિન્નતાની ધારણાઓને પૂર્ણ કરતા ન હોય તેવા દ્વિ-માર્ગી ડેટાનું વિશ્લેષણ શિરર-રે-હારા ટેસ્ટ અને પછી માન-વ્હીટની યુ-ટેસ્ટનો ઉપયોગ કરીને સારવાર વચ્ચેનું મહત્વ નક્કી કરવા માટે કરવામાં આવ્યું હતું.સામાન્યકૃત લીનિયર મિક્સ્ડ (GLM) મોડલનો ઉપયોગ બિન-સામાન્ય ડેટા માટે ત્રણ પરિબળો સાથે કરવામાં આવ્યો હતો, જ્યાં જોહ્ન્સન ટ્રાન્સફોર્મ63નો ઉપયોગ કરીને ડેટાને રૂપાંતરિત કરવામાં આવ્યો હતો.ટેક્સાનોલ સાંદ્રતા, કાચના સંક્રમણ તાપમાન અને લેટેક્સ ઝેરી અને સંલગ્નતા ડેટા વચ્ચેના સંબંધનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે પીયર્સન ઉત્પાદનોના ક્ષણ સહસંબંધો કરવામાં આવ્યા હતા.