Гигантские моллюски подсказали, как из водорослей создать эффективное биотопливо
Биотопливо на основе водорослей сулит миру экологически чистое и устойчивое энергоснабжение. Исследователи из Пенсильванского университета выбрали "союзника", способного воплотить в жизнь мечту об эффективном биотопливе. Речь идёт о гигантских моллюсках.
Жители коралловых рифов, возможно, могут показаться странным источником практичного биотоплива, однако учёные из США считают иначе. На эту мысль их навели характерные переливчатые синие мышечные ткани гигантских моллюсков. Именно они подсказали исследователям, как более эффективно использовать водоросли, чтобы каждый из нас мог смотреть телевизор и не выключать его и свет, выходя из комнаты.
Эти массивные двустворчатые моллюски семейства Tridacnidae (весом более 200 килограммов) являются жителями коралловых рифов Австралии и островов западной тропической части Тихого океана. В воде они сидят с открытыми нараспашку раковинами.
Сквозь кристально чистую воду на небольшую глубину свет солнца проходит практически беспрепятственно. И по идее моллюски должны быть белыми (от обесцвечивания страдают многие рифы) и даже должны быть убиты этим светом. Не говоря уже о том, что в таких условиях не должно хватать пищи, чтобы накормить столь крупных существ.
Причина, по которой моллюски выживают, в том, что они приютили у себя в недрах коричневые одноклеточные водоросли рода Symbiodinium. Их связывают своего рода партнёрские отношения: водоросли защищают моллюсков, поглощая свет и затем обеспечивая "хозяев" дополнительным питанием.
Мантия моллюсков состоит из иридоцитов (пигментных клеток, содержащих кристаллы гуанина). Именно в этих клетках водоросли и растут в виде микроскопических столбцов. Иридоциты направляют жёлтый и зелёный свет вглубь тканей, распространяя его на каждую отдельную клетку водорослей. А оставшийся синий свет придаёт мантии такой сверкающий цвет.
Исследователи, изучая крошечных друзей моллюсков, выяснили, что водоросли – это практически идеальный способ превращения солнечного света в топливо. По крайней мере, это показали лабораторные исследования. Эти организмы являются эффективными преобразователями света в химические вещества. Кроме того, они размножаются с невероятной скоростью.
Проблема заключается в том, что всё усложняется, когда дело доходит до полномасштабного производства. Например, одна из трудностей заключается в том, что нужно поставить достаточное количество солнечного света каждой клетке, иначе вся система разрушается.
Используя моллюсков в качестве модели, учёные из Пенсильванского университета начали искать способы создания материала, способного взять на себя функции иридоцитов. И им это удалось. Исследователи синтезировали его путём смешения наночастиц с эмульсией из воды, масла и мыльных молекул. Последние действуют как сурфактанты для снижения поверхностного натяжения между двумя обычно несмешиваемыми жидкостями. В итоге получаются микрочастицы, имитирующие иридоциты.
Следующий шаг — создание системы выращивания водорослей в гелевых столбах. Учёные хотят с их помощью заставить микроорганизмы конвертировать свет в топливо так же эффективно, как и гигантские моллюски. Если учёные смогут этого достичь, то технологию можно будет использовать и в производстве биотоплива, и в солнечных панелях для нагрева и охлаждения зданий.
Результаты исследования представлены в научном издании Advanced Materials.
