Рост спроса на возобновляемые источники энергии
В условиях постоянного роста глобального энергопотребления возрастает и потребность в возобновляемых источниках энергии, таких как биотопливо, особенно в транспортном секторе. Исследователи из Университета Техаса в Эль-Пасо продемонстрировали, как нанотехнологии могут существенно повысить эффективность производства биотоплива из микроводорослей, открывая путь к устойчивому развитию.
Исследование
Исследование, недавно опубликованное в журнале ACS Applied Bio Materials, посвящено микроводоросли Chlorella vulgaris — быстрорастущему виду, который обычно встречается в пресной воде и используется для производства биотоплива. Под руководством доктора Хамидрезы Шарифана, доцента кафедры химии и биохимии в УТЕП, команда показала, что контролируемые дозы наночастиц оксида цинка (ZnO) могут значительно увеличить содержание липидов в организме, включая триацилглицерин, используемый для производства биотоплива.
Результаты
При нормальных условиях роста клетки C. vulgaris содержали около 14% липидов. Однако при воздействии умеренных концентраций (30–50 мг/л) синтезированных наночастиц ZnO клетки увеличивали содержание липидов до 48% от своей массы — более чем втрое по сравнению с исходным уровнем — без значительного вреда для клеток.
«Иногда, когда люди находятся в стрессе, они набирают вес или, другими словами, накапливают больше липидов», — сказал Шарифан. «Мы обнаружили, что нечто подобное происходит с клетками микроводорослей, когда мы вызываем стресс, в нашем случае — путём воздействия на них наночастицами оксида цинка из-за эффекта активных форм кислорода».
Команда также отметила, что более высокие концентрации ZnO (выше 50 мг/л) вызывают окислительное повреждение клеток, снижая их потенциал для производства биотоплива, что подчёркивает важность пороговых уровней.
Разработка системы оценки пригодности для биотоплива
Помимо этих результатов, исследователи разработали систему оценки пригодности для биотоплива (Biofuel Suitability Score, BSS) — новую масштабируемую систему, которая оценивает и оптимизирует условия производства биотоплива. Шарифан пояснил, что BSS объединяет несколько факторов, предоставляя практические сведения для разработки будущих стратегий в области устойчивого производства энергии.
«Это исследование является примером инновационной работы, которую наши учёные проводят для решения глобальных энергетических проблем», — сказал Роберт Киркен, доктор философии, декан Колледжа наук УТЕП. «Работа команды значительно продвигает наше понимание устойчивых решений в области биоэнергетики, закладывая основу для значимых экологических приложений».
Дальнейшие исследования
Исследовательская группа продолжит совершенствовать свой процесс в надежде продемонстрировать его жизнеспособность в крупных масштабах, возможно, также используя другие виды микроводорослей, которые могут процветать в таких средах, как сточные воды и солёная вода.
Предоставлено Университетом Техаса в Эль-Пасо.