Biología

Los corales impresos en 3D podrían ser el futuro de la bioenergía

Los corales impresos en 3D podrían ser el futuro de la bioenergía


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Con el calentamiento global provocando un aumento de la temperatura del mar, los arrecifes de coral están muriendo en todo el mundo. Los delicados arrecifes son particularmente susceptibles a incluso pequeños cambios en la temperatura promedio y la salinidad, y a medida que mueren, esto también podría significar un desastre para los muchos organismos marinos que viven en los arrecifes. Esto ha llevado a los investigadores a encontrar varias soluciones, y una de las más prometedoras puede ser la impresión de arrecifes de reemplazo en 3D.

Si bien el coral impreso en 3D no puede recuperar el coral vivo, podría ayudar a revitalizar algunos de los ecosistemas que utilizan los arrecifes. Pero su uso principal podría ser en el crecimiento de biocombustibles marinos.

La importancia de los corales

Los corales forman un componente importante de varios ecosistemas marinos tropicales. Sin su presencia, las cadenas alimentarias de estos sistemas se rompen. Por ejemplo, ciertos tipos de microalgas viven en una relación simbiótica con los corales. Los corales proporcionan una superficie para que las microalgas crezcan y, a cambio, las algas producen alimento para los corales.

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Esta microalga también es un biocombustible rico en energía.

Esto ha inspirado al Dr. Daniel Wangpraseurt, de la Universidad de Cambridge, a desarrollar una estructura de coral artificial para que crezcan las algas, de modo que pueda recolectarse para crear biocombustible.

"Los corales son muy eficientes para recolectar y utilizar la luz. En nuestro laboratorio, estamos buscando métodos para copiar e imitar estas estrategias de la naturaleza para aplicaciones comerciales.

La co-investigadora del Dr. Wangpraseurt, la Dra. Silvia Vignolini, dijo lo siguiente sobre el proyecto:

"Desarrollamos un tejido y esqueleto de coral artificial con una combinación de geles poliméricos e hidrogeles dopados con nanomateriales de celulosa para imitar las propiedades ópticas de los corales vivos. La celulosa es un biopolímero abundante; es excelente para dispersar la luz y la usamos para optimizar la entrega de luz en algas fotosintéticas ".

Ambos investigadores están tratando de maximizar el potencial de crecimiento de las microalgas llamadasMarinichlorella kaistiae.Esta alga en particular produce ácidos grasos que son increíblemente ricos en energía. Las algas crecenPocilloporidae corales, por lo que el equipo escaneó en 3D estos corales para desarrollar un plano para las formas de coral impresas en 3D.

El desarrollo de corales artificiales.

En términos más precisos, la forma ahuecada del coral recoge y enfoca la luz en las áreas donde crecen las algas. En particular, el coral es eficiente para enfocar las longitudes de onda de luz azul y naranja que las algas necesitan para la fotosíntesis.

"Al copiar el microhábitat huésped, también podemos usar nuestros corales bioimpresos en 3D como un sistema modelo para la simbiosis coral-alga, que se necesita con urgencia para comprender la ruptura de la simbiosis durante el declive de los arrecifes de coral". dijo Wangpraseurt. "Hay muchas aplicaciones diferentes para nuestra nueva tecnología.

Recientemente hemos creado una empresa, llamada mantaz, que utiliza enfoques de recolección de luz inspirados en los corales para cultivar algas para bioproductos en países en desarrollo. Esperamos que nuestra técnica sea escalable para que pueda tener un impacto real en el biosector de algas y, en última instancia, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que son responsables de la muerte de los arrecifes de coral ".

Como señaló el Dr. Wangpraseurt, el crecimiento de algas no solo es bueno para la producción de biocombustibles, sino que también es un importante consumidor de gases de efecto invernadero. Encontrar una forma de escalar la producción de algas podría crear un filtro de carbono masivo para las áreas circundantes.

Uno de los mayores problemas que enfrentaron los investigadores es que el Marinichlorella, las microalgas, mueren en el proceso de transferirlas de su cultivo anfitrión a los corales artificiales. Sin embargo, a través de una técnica de bioimpresión única, los investigadores pudieron plantar las algas en la superficie del nuevo coral falso durante el proceso de fabricación.

Otro beneficio del coral artificial es que proporcionan una mejor superficie de crecimiento para las algas que el coral real. Los investigadores pudieron diseñar las formas de coral artificial para que fueran más eficientes en la captura de luz, proporcionando un entorno más rico en fotones para el crecimiento de las algas.

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En comparación con el coral natural, las nuevas estructuras de coral permiten que las microalgas crezcan. 100 veces más rápido, y en una estera más densa, que en cualquier otra zona donde se hayan cultivado, tanto en el laboratorio como en el mar.

El mayor problema para el equipo en este momento es la escalabilidad. Para cualquiera que esté familiarizado con el proceso de fabricación aditiva, probablemente se dé cuenta de que no es el mejor sistema para la producción en masa. Sin embargo, en este caso, el equipo no tiene otra opción para producir su coral artificial. Tienen la esperanza de que las nuevas innovaciones en el espacio de fabricación aditiva les ayuden a acelerar aún más su proceso de producción en el futuro.

Su investigación se publica en Nature Communications.


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Comentarios:

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