Canlı yapı malzemesi fotosentez yapar ve karbon depolar

İleri Malzemeler

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 25/06/2025

Ekibin geliştirdiği fotosentetik yapıları kullanarak bir sergi için yapılmış büyük formatlı nesneler – evet, yaşıyorlar ve güçleniyorlar. [Görsel: Valentina Mori/Biennale di Venezia]

Canlı madde

İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'ndeki (ETH) disiplinler arası bir ekip, yıllardır geleneksel malzemeleri bakteri, alg ve mantarlarla birleştirmek için çalışıyor; buna canlı madde adı veriliyor.

Amaç, mikroorganizmaların metabolizması sayesinde yararlı özellikler kazanan canlı materyaller yaratmak, fotosentez yoluyla havadan _CO2 yakalama yeteneğinden, zorunlu evrim gerektirse bile canlı biyofabrikaların inşasına kadar her şeyi başarabilmektir.

Ekibin son başarısı, siyanobakteri olarak bilinen fotosentetik bakterileri, bir 3D yazıcıda biyomürekkep olarak kullanılabilen bir jele dahil etmeyi içeriyor. Sonuç, canlı, büyüyen ve hatta havadan aktif olarak karbondioksiti uzaklaştıran bir malzeme - gerçekten canlı bir fotosentetik malzeme, ancak yapay.

Ve dahası da var: Canlı madde kavramına ait olduğundan, fotosentez yapabilen yapay malzeme sadece herhangi bir biçimde üretilebilmekle kalmıyor, aynı zamanda sadece güneş ışığı, besin açısından zengin su ve _CO2 gerektirerek büyüyebiliyor.

"Bir yapı malzemesi olarak, gelecekte _CO2'yi doğrudan binalarda depolamaya yardımcı olabilir," diyen araştırmacı Mark Tibbitt, canlı malzemenin organik büyüme yoluyla yakalanandan çok daha fazla _CO2 emdiğini ekliyor: "Bunun nedeni, malzemenin karbonu yalnızca biyokütle olarak değil, aynı zamanda bu siyanobakterilerin özel bir özelliği olan mineraller biçiminde de depolayabilmesidir."

Çift karbon sekestrasyonu için fotosentetik canlı materyallerin hazırlanması. [Görsel: Dalia Dranseike ve diğerleri - 10.1038/s41467-025-58761-y]

Yaşayan binalar

Ekibin şu anki temel hedefi inşaatlarda kullanılabilecek yapılar inşa etmektir.

Bu, canlı maddenin bir başka avantajıyla kolaylaştırılır: Bakteriler, fotosentez sonucunda hücrenin dışındaki kimyasal ortamlarını değiştirir ve kireç gibi katı karbonatların çökelmesine neden olur. Bu mineraller ek bir karbon havuzunu temsil eder ve biyokütlenin aksine _CO2'yi daha kararlı bir biçimde depolar.

Ve bu çok ilginç bir özelliktir, çünkü mineraller malzemenin içine biriktirilir ve onu mekanik olarak güçlendirir. Bu şekilde, siyanobakteriler 3D baskı ile üretilen başlangıçta yumuşak yapıları yavaşça sertleştirir.

Laboratuvar testleri, malzemenin 400 günlük bir süre boyunca _CO2'yi sürekli olarak tuttuğunu, bunun çoğunun mineral formunda olduğunu göstermiştir - gram malzeme başına yaklaşık 26 miligram _CO2 . Bu, birçok biyolojik teknikten önemli ölçüde daha fazladır ve geri dönüştürülmüş betonun kimyasal mineralizasyonuna (gram başına yaklaşık 7 mg _CO2 ) benzerdir.

Fotosentetik canlı yapıların dijital üretimi. [Görsel: Dalia Dranseike ve diğerleri - 10.1038/s41467-025-58761-y]

Hidrojel

Canlı hücreleri taşıyan malzeme, yüksek su içeriğine sahip çapraz bağlı polimerlerden yapılmış bir jel olan hidrojeldir. Ekip, ışığı, _CO2'yi , suyu ve besinleri taşıyabilecek bir polimer ağı seçti ve hücrelerin malzeme boyunca eşit şekilde yayılmasını ancak dışarı dökülmemesini sağladı.

Siyanobakterilerin mümkün olduğunca uzun süre yaşamasını ve verimliliğini korumasını sağlamak için araştırmacılar, yüzey alanını artırmak, ışık penetrasyonunu iyileştirmek ve besin akışını desteklemek için 3 boyutlu baskı süreçlerini kullanarak yapıların geometrisini optimize ettiler.

"Bu şekilde, ışığın nüfuz etmesine izin veren ve besin sıvısını kılcal kuvvetler aracılığıyla pasif bir şekilde vücuda dağıtan yapılar oluşturduk. Bu tasarım sayesinde, kapsüllenmiş siyanobakteriler bir yıldan fazla süre üretken bir şekilde yaşadılar," dedi araştırmacı Dalia Dranseike.

Diğer haberler:

Daha fazla konu