Der Anstieg der Treibhausgase und die daraus resultierende Klimakrise veranlassen Wissenschaftler, bei der Bindung von Kohlendioxid über den Tellerrand zu schauen. Forscher haben eine Farbe entwickelt, die lebende Cyanobakterien enthält, die Sauerstoff produzieren und Kohlendioxid einfangen und außerdem extremen Umgebungsbedingungen standhalten. Das bedeutet, dass die neue Farbe in einer Reihe von Bereichen, einschließlich des Weltraums, eingesetzt werden könnte.
Wir haben bereits gesehen, dass Cyanobakterien oder Blaualgen aufgrund ihrer photosynthetischen Eigenschaften als Bausteine für neue grüne Materialien vorgeschlagen werden.
Cyanobakterien binden Kohlendioxid durch Photosynthese und wandeln es in organische Verbindungen um. Sie können auch in rauen Umgebungen effizient Photosynthese betreiben. Darüber hinaus wachsen sie schnell und können in den meisten Fällen gentechnisch verändert werden.
Forscher der Universität Surrey im Vereinigten Königreich haben eine wasserbasierte Farbe entwickelt, die Sauerstoff produziert und Kohlendioxid absorbiert und eine Art Cyanobakterien enthält, die sie „grüne lebende Farbe“ nennen.
Suzie Hingley-Wilson, korrespondierende Autorin der Studie, sagte: „Angesichts des Anstiegs der Treibhausgase in der Atmosphäre, insbesondere von Kohlendioxid, und der Sorge über Wasserknappheit aufgrund steigender globaler Temperaturen benötigen wir innovative, umweltfreundliche und nachhaltige Materialien. Mechanisch robuste, gebrauchsfertige Biobeschichtungen (oder „lebende Beschichtungen“) können dazu beitragen, diese Herausforderungen zu meistern, indem sie den Wasserverbrauch im oft wasserintensiven Bioreaktorprozess reduzieren.“
Die Forscher wollten metabolisch aktive Cyanobakterien in einer porösen, aber mechanisch steifen Beschichtung immobilisieren, damit sie Kohlenstoff binden und Sauerstoff produzieren können. Sie verglichen drei Arten von Cyanobakterien und stellten fest, dass Chroococcidiopsiscubana am besten abschneidet. C. cubana ist eine „extremophile“ Sorte, was bedeutet, dass sie extremen Temperaturen und pH-Werten, hohen Salzkonzentrationen, trockenen Umgebungen und Strahlung standhalten kann.
Der Rechercheprozess ist relativ einfach. Die Forscher immobilisierten die Cyanobakterien in einer Biobeschichtung aus Polymerpartikeln in Wasser, die anschließend vollständig getrocknet und rehydriert wurde. Sie fanden heraus, dass Chroococcidiopsis im Vergleich zu anderen verwendeten Arten lebensfähig blieb und seine Sauerstoffproduktion stetig zunahm und einen Höchstwert von 0,4 Gramm Sauerstoff pro Gramm Biomasse und Tag erreichte. Ein Monat kontinuierlicher Messungen des gelösten Sauerstoffs zeigte keine Anzeichen einer Abnahme seiner Aktivität. Sie schätzten die Kohlenstoffbindung auf 0,31 Gramm Kohlendioxid pro Gramm Biomasse und Tag.
Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse darauf hindeuten, dass extremophile Cyanobakterien ideale Kandidaten für Biobeschichtungen und andere Biotechnologien sind, auch im Weltraum.
Simone Krings, Erstautorin der Studie, sagte: „Photosynthetische Cyanobakterien haben eine außergewöhnliche Fähigkeit, in extremen Umgebungen wie Dürre und hoher UV-Strahlung zu überleben. Das macht sie zu potenziellen Kandidaten für die Kolonisierung des Mars.“
Zukünftige Forschung wird sich auf die Optimierung der Verwendung dieses Cyanobakterienstamms als Biobeschichtung konzentrieren.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Microbiology Spectrum veröffentlicht.