چاپ 3 بعدی مرجان ها و آینده زیست انرژی - مجله دانلود و سرگرمی

با گرم شدن کره زمین که دمای هوا در پی آن در دریاها افزایش می یابد، صخره های مرجانی در سراسر دنیا در حال از بین رفتن هستند. این صخره های ظریف به طور ویژه حتی به تغییرات جزئی در دمای متوسط و میزان شوری آب حساس هستند و مرگ آنها می تواند برای بسیاری از موجودات دریایی که در این صخره ها زندگی می نمایند، فاجعه باشد. این امر باعث شده است که محققان به فکر راه چاره های مختلفی باشند و یکی از امیدوارنماینده ترین آنها، چاپ سه بعدی صخره های جایگزین است.

در حالی که مرجان های چاپ سه بعدی نمی توانند مرجان های زنده را بازگردانند، اما می توانند به تجدید قوای بعضی از اکوسیستم هایی که از صخره ها استفاده می نمایند، یاری نمایند. اما مصرف اصلی آن می تواند در رشد سوخت های زیستی دریایی باشد.

مرجان ها بخش اصلی تعدادی از اکوسیستم های دریایی گرمسیری را تشکیل می دهند. بدون حضور آنها زنجیره های غذایی در این اکوسیستم ها مختل می شوند. به عنوان مثال، انواع خاصی از میکرو جلبک ها در همزیستی با مرجان ها زندگی می نمایند. مرجان ها سطحی را برای رشد میکرو جلبک ها فراهم می نمایند و در عوض، جلبک ها برای مرجان ها مواد غذایی فراوری می نمایند.

این میکرو جلبک ها همچنین به عنوان یک سوخت زیستی غنی از انرژی به شمار می فرایند.

این موضوع برای دکتر دنیل وانگپراسورت از دانشگاه کمبریج الهام بخش شد تا یک ساختار مرجانی مصنوعی برای رشد جلبک ها ایجاد کند، بنابراین می توان از آن برای برداشت سوخت های زیستی استفاده کرد.

وی گفت: مرجان ها در جمع آوری و استفاده از نور بسیار کارآمد هستند. در آزمایشگاه ما به دنبال روش هایی برای تقلید از این استراتژی های طبیعت و به کار بردن آنها در برنامه های تجاری هستیم.

وی اضافه کرد: ما یک بافت و اسکلت مرجانی مصنوعی را با ترکیبی از ژل های پلیمری و هیدروژل های ترکیب شده با نانومواد سلولزی برای تقلید از خواص نوری مرجان های زنده ایجاد کردیم. سلولز یک بیوپلیمر فراوان است؛ در پراکندگی نور بسیار عالی است و ما از آن برای بهینه سازی تحویل نور به جلبک های فتوسنتزی استفاده کردیم.

محققان سعی در به حداکثر رساندن پتانسیل رشد میکرو جلبک ها به نام Marinichlorella kaistiae دارند. این جلبک خاص، اسیدهای چرب فراوری می نماید که فوق العاده غنی از انرژی هستند. جلبک ها در مرجان های Pocilloporidae رشد می نمایند، بنابراین محققان برای تهیه نقشه های چاپ سه بعدی، این مرجان ها را اسکن کرد.

به عبارت دقیق تر، شکل فنجانی مرجان جمع می گردد و نور را در مناطقی که جلبک ها رشد می نمایند، متمرکز می نماید. مرجان به ویژه در متمرکز کردن طول موج های آبی و نارنجی نور که جلبک ها برای فتوسنتز احتیاج دارند، کارآمد است.

وانگپراسورت گفت: با کپی کردن زیستگاه میزبان، ما می توانیم از مرجان های چاپ سه بعدی شده نیز به عنوان یک سیستم مدل برای همزیستی مرجان-جلبک استفاده کنیم که برای فهم تجزیه همزیستی در هنگام کاهش صخره های مرجانی ضروری است. ضمن اینکه کاربردهای مختلف بسیاری برای فناوری جدید ما وجود دارد.

وی اضافه کرد: ما اخیراً شرکتی به نام مانتاز(mantaz) تاسیس نموده ایم که از روش های برداشت نور با الهام از مرجان ها برای پرورش جلبک در محصولات زیستی در کشورهای در حال توسعه استفاده می نماید. ما امیدواریم که تکنیک ما مقیاس پذیر باشد، بنابراین می تواند تأثیری واقعی بر انتشار گازهای گلخانه ای که عامل مرگ و میر صخره های مرجانی است، بگذارد.

محققان می گویند پرورش جلبک ها فقط برای فراوری سوخت های زیستی خوب نیست، بلکه عمده ترین مصرف نماینده گازهای گلخانه ای نیز هستند. یافتن راهی برای فراوری انبوه جلبک ها می تواند یک فیلتر کربن عظیم را برای مناطق اطراف ایجاد کند.

یکی از عظیمترین مسئله ای که محققان با آن روبرو شده اند، این است که Marinichlorella که میکرو جلبک است، در فرآیند انتقال از میزبان طبیعی خود به مرجان های مصنوعی می میرد. با این حال، به وسیله یک روش زیست چاپ منحصر به فرد، محققان توانستند در فرآیند فراوری، جلبک ها را روی سطح مرجان های مصنوعی جدید بکارند.

از فواید دیگر مرجان های مصنوعی این است که آنها نسبت به مرجان واقعی سطح رشد بهتری را برای جلبک ها فراهم می نمایند. محققان توانستند شکل مرجان مصنوعی را برای کارآمدتر شدن در جذب نور فراهم نمایند و محیط غنی از فوتون برای رشد جلبک ها فراهم نمایند.

ساختارهای مرجانی جدید در مقایسه با مرجان طبیعی به میکرو جلبک ها اجازه می دهند 100 برابر سریع تر رشد نمایند و در یک بستر متراکم تر نسبت به هر منطقه دیگری که کشت شده اند، چه در آزمایشگاه و چه در دریا رشد نمایند.

عظیمترین مشکل محققان در حال حاضر مقیاس پذیری است. هر کسی که با فرایند فراوری اضافه کردنی آشنا باشد، احتمالاً می داند که این بهترین سیستم برای فراوری انبوه نیست. با این حال در این حالت، محققان گزینه دیگری برای فراوری مرجان مصنوعی ندارند. آنها امیدوار هستند که نوآوری های جدید در فضای فراوری مواد اضافه کردنی به آنها یاری کند تا فرایند فراوری خود را در این زمینه سرعت بیشتری ببخشند.

این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.،ایسنا