Středa 21. října 2020, svátek má Brigita
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Středa 21. října 2020 Brigita

Sinice v brnění by mohly zbavit vodu jedů, s nimiž si čističky neporadí

Vědci předvedli, že polovodičovým obalem zakryté sinice mohou představovat účinný a snad i levný způsob, jak vodu zbavit nečistot, které běžné postupy neodstraní. Navíc by mohly najít i další použití.

Kompaktní tvar spirulin jim pomáhá účinně využívat dopadajícího slunečního světla | foto: Empa

Sinice, čili bakterie s kyslíkovou fotosyntézou, jsou na Zemi už od pradávna. Objevily se zřejmě již krátce po vzniku pozemského života, přetrvaly miliardy let a dnes jsou všudypřítomné. Žijí v oceánech i ve sladké vodě, na kůře stromů, na zdech domů i na holých hřebech nejvyšších hor.

Právě sinicím z velké části vděčíme za to, že atmosféra Země je plná kyslíku. Ten vzniká jako „odpad“ při kyslíkové fotosyntéze, s jejíž pomocí sinice vyrábějí ze slunečního záření a oxidu uhličitého organické látky. Fungují jako výkonné buněčné továrny poháněné Sluncem a toho se snažíme využít v biotechnologiích.

Laetita Philippe ze švýcarských federálních výzkumných laboratoří EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs-und Forschungsanstalt) se svými spolupracovníky vylepšila vláknité sinice spiruliny pomocí speciálního povrchu tak, aby fungovaly jako fotokatalyzátory a zároveň vyráběly biopalivo.

Spiruliny si vědci vybrali kvůli jejich výrazně spirálovitému tvaru, který přispívá k vysoce efektivnímu využití slunečního záření. Jsou tak spirálovité, že pod mikroskopem připomínají nějaké součástky z miniaturního zařízení.

Spiruliny se přirozeně vyskytují převážně v tropických a subtropických jezerech se zásaditou vodou, kde bývá vysoký obsah uhličitanů a hydrogenuhličitanů. V dnešní době se již spiruliny pěstují ve velkém. Například v Japonsku z nich vyrábějí vitamínové doplňky, protože obsahují celou řadu různých vitamínů. Také obsahují značné množství proteinů. Mají vysokou výživnou hodnotu a snadno se pěstují ve velkých objemech.

Navléct je do brnění

Jak vyrobit bionické spiruliny? Badatelé nejprve potáhli buňky spirulin velice tenkou vrstvou niklu. Pak následovaly další nepatrné vrstvy oxidu zinku a nanočástic sulfidu zinku. Buněčný povrch spirulin přitom sehrál roli strukturovaného podkladu, na který se tyto vrstvy ukládaly.

Snímky z jiného biotechnologického experimentu z roku 2014, ve kterém vědci...

Snímky z jiného biotechnologického experimentu z roku 2014, ve kterém vědci spiruliny povlékli kovovou vrstvou a vytvořili z nich mikroskopické vodiče.

Vrstva niklu je magnetická, což značně usnadňuje manipulaci se spirulinami, neboť je k tomu možné využít magnetické pole. Následující vrstva se zinkem má zase výraznou a dlouhodobou fotokatalytickou aktivitu, která vzniká díky přítomnosti dvou sloučenin zinku.

Velkou výhodou bionických sinic je i to, že mohou využívat širší spektrum elektromagnetického záření, než je v podobným případech obvyklé. Pokud by byl tímto způsobem využit pouze oxid zinku, tak by bionické spiruliny využily k fotokatalýze jen ultrafialovou oblast slunečního záření.

Díky důmyslné struktuře a použití nanočástic sulfidu zinku ale mohou takto upravené sinice využívat širší část spektra. Jejich fotokatalytickou aktivitu lze použít například k rozkladu znečisťujících látek v prostředí. Jak uvádí Philippeová, na dotyčných spirulinách by bylo možné založit například dlouhodobě udržitelný, jednoduchý a hlavně nepříliš drahý postup pro čištění vod.

Od roku 2015 je dostupný a udržitelný management čištění vod součástí cílů pro udržitelný rozvoje OSN (UN Global Sustainability Agenda). Právě v rámci tohoto programu tým laboratoří EMPA vyvíjí technologie, které mohou zajistit pitnou vodu po celém světě s využitím existujících čistíren vod. Jejich hlavním cílem je odstranit z vody mikroplasty a perzistentní organické látky (POP, podle anglického Persistent Organic Pollutants), s nimiž si konvenční systémy pro čištění vod neporadí.

Tým EMPA za tímto účelem využil výše zmíněnou fotokatalýzu založenou na kombinaci oxidu zinku a sulfidu zinku. Jde o chemickou reakci poháněnou světlem, která oxiduje a neutralizuje znečišťující látky po ozáření slunečním svitem.

Badatelé původně vyvinuli tento fotokatalytický povrch se zinkem pro umělé nanostruktury připomínající mikroskopické kapradiny (mikro- nebo nanofern). Architektura takových „kapradin“ umožňuje velmi efektivně absorbovat světelné záření pro fotokatalýzu. V experimentech nejprve testovali různé designy mikro- a nanokapradin s různě uspořádanými vrstvami rozmanitých chemických látek. Nakonec se jim nejvíce osvědčila struktura s vrstvami niklu, oxidu zinku a sulfidu zinku.

Ukázka „kapraďovité“ formy fotoaktivního materiálu, kterou nakonec v pokusech...

Ukázka „kapraďovité“ formy fotoaktivního materiálu, kterou nakonec v pokusech nahradily spiruliny.

Jako podklad ale namísto umělých miniaturních kapradin zvolili spiruliny, jejichž struktura dovoluje ještě efektivnější absorpci světelného záření.

Čistota není vše

Když spiruliny vyčistí vodu, tak jejich práce ještě není ani zdaleka hotová. Sloučeniny se zinkem a niklem je možné recyklovat a použít znovu. Zároveň je možné využít biomasu spirulin a vyrobit z ní biopalivo.

Nejde přitom jen o bioetanol a bionaftu. Hmotu ze spirulin lze zpracovat do podoby pelet, které je pak možné spalovat pro získání energie. Využitelný je i popel z takového spalování, který může posloužit jako hnojivo pro pěstování nových generací spirulin nebo i jiných fotosyntetických organismů.

Pozoruhodnou výhodou je i to, že spiruliny není nutné vyrábět. Množí se totiž samy. Stačí jim jenom voda, sluneční záření a živiny. Když to všechno mají spiruliny k dispozici, tak se množí velmi rychlým tempem. Zároveň pohlcují oxid uhličitý z atmosféry a vypouštějí kyslík, čímž zlepšují poměr těchto látek v náš prospěch. Jak se zdá, sinice jako jsou třeba spiruliny, by se mohly stát základem nového typu energetiky a ekonomiky.

Autor:
  • Nejčtenější

V Česku teď můžeme mít až 700 tisíc covid pozitivních, domnívá se neurobiolog

Promořování společnosti je hazard a tvrdit, že se musíme s koronavirem naučit dalších 10 let žít, je nerozum. V...

Tragické a vzácné. Vědci potvrdili první úmrtí na reinfekci koronavirem

V Nizozemsku vědci zaznamenali případ úmrtí ženy, která se podruhé nakazila virem SARS-CoV-2. Jak naznačují i okolnosti...

Nenaplněný příběh nejrychlejší stíhačky světa YF-12A ze Skunčích dílen

Špionážní letoun Lockheed A-12 pro CIA posloužil jako platforma pro připravovanou záchytnou stíhačku létající...

Stahujte zdarma: věc, kterou při vyhledávání na Googlu už nedáte z ruky

Aktivujte si náhledy webových stránek z vyhledávání nejen přes Google pomocí SearchPreview. Virtuálním ukazovátkem se...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Messenger od Facebooku se mění. Má nové logo i funkce, ale nelíbí se všem

Uživatele tento týden přivítalo nové logo komunikační aplikace Messenger. Naznačuje tím, že se pokračuje v ohlašovaném...

Po čtyřicítce žijeme na vypůjčený čas, říká lékař David Sedmera

Premium Lidské tělo je velmi přesný a dokonalý mechanismus. V některých směrech až zázračný. Proč je však uspořádání těla...

Jak vyležet ‚lehký covid‘. Praktičtí lékaři radí, jak na samoléčbu

Premium Tak jako jiné virózy i obávaný covid-19, pokud zaútočí jen v mírné či střední síle, se musí doma prostě a jednoduše...

Shromáždění vlastníků jsou kvůli pandemii v ohrožení. Právník radí, co dělat

Premium Vyhlášení nouzového stavu komplikuje situaci společenstvím vlastníků bytových jednotek. Do konce roku musí totiž výbory...

  • Další z rubriky

Budeme si „vyrábět“ cihly sami? Vědci navrhují využít exkrementy

Každoročně je na světě vyrobeno zhruba 1,5 bilionu cihel. Taková spousta užitečných stavebnin si žádá enormní přísun...

STO OBJEVŮ: Svatý grál medicíny umožnil lidstvu hrát si na Boha

Seriál Nedá se přesně říct, kdo objevil kmenové buňky. A přitom to s největší pravděpodobností bude medicínský převrat, který...

Nobelovu cenu získaly autorky jednoho z největších objevů 21. století

Nobelův výbor oznámil nositele poslední ze tří tradičních vědeckých cen pro rok 2020. Cenu za chemii si odnáší...

Konec světa už tu byl několikrát. Jaká apokalypsa čeká Zemi příště?

Premium Ne jednou, nýbrž mnohokrát měl život na Zemi na kahánku. Při důkladnějším pohledu do dějin naší planety je vlastně...

Máte doma vybíravého pejska? Problémem může být kvalita krmiva
Máte doma vybíravého pejska? Problémem může být kvalita krmiva

Brit ke své řadě granulí bez obilovin pro malá plemena uvedl na trh i novou řadu kapsiček Brit Care Mini. Ty jsou obohaceny o prebiotika pro dobré...

Tvoje tvář má známý hlas bude bez Stárkové. Zkolabovala kvůli covidu-19

Show Tvoje tvář má známý hlas pokračuje už v sobotu večer sedmou epizodou. Jedna z účinkujících však v ní bude chybět....

Po čtyřicítce žijeme na vypůjčený čas, říká lékař David Sedmera

Premium Lidské tělo je velmi přesný a dokonalý mechanismus. V některých směrech až zázračný. Proč je však uspořádání těla...

N-word jsem měla vypustit, omluvila se z rasismu nařčená Čvančarová

Jitka Čvančarová (42) se ocitla pod palbou kritiky mnoha uživatelů sociálních sítí. Při imitování raperky Cardi B v...

Chtěla jsem udělat něco zapovězeného, říká k pornu Tarra White

Má za sebou úspěšnou kariéru ve filmech pro dospělé, její vztahy s rodinou na Moravě však poznamenala. „Příbuzní se...

Vypadá jak matka třicátnice, co má ráda víno, kritizuje Billie Eilish bloger

Autor herních recenzí, Angličan Chris (29), zkritizoval zpěvačku Billie Eilish (18) kvůli jejímu vzhledu na momentce,...