由Tibbitt领导的跨学科研究团队成功将光合作用细菌(蓝藻)稳定地整合到可打印的凝胶中,开发出一种活体、可生长并主动从空气中去除二氧化碳的材料。这项研究成果已发表在《Nature Communications》期刊上。
该材料具有双重碳封存特性,可通过3D打印成型,仅需阳光、人工海水和二氧化碳即可生长。Tibbitt表示,这种材料未来可用作建筑材料,帮助建筑直接储存二氧化碳。特别的是,这种活体材料通过有机增长吸收的二氧化碳远多于其结合的量。这是因为蓝藻不仅在生物质中储存碳,还能以矿物形式储存——这是蓝藻的特殊特性。
研究主要作者之一的Yifan Cui解释道,蓝藻是世界上最古老的生命形式之一,光合作用效率高,甚至能利用最弱的光将二氧化碳和水转化为生物质。同时,蓝藻通过光合作用改变细胞外的化学环境,使固体碳酸盐(如石灰)沉淀。这些矿物代表了额外的碳汇,并且与生物质相比,以更稳定的形式储存二氧化碳。
Cui补充说,他们特意利用了蓝藻的这种能力来开发这种材料。一个实际的副作用是,矿物沉积在材料内部,机械地增强它。这样,蓝藻逐渐硬化了原本柔软的结构。实验室测试表明,该材料在400天内持续结合二氧化碳,其中大部分以矿物形式存在——约26毫克。