Американцы научились делать новый чудо-материал из водорослей
12 апреля 2013 года
Американские ученые готовы объявить водоросли новым супер-материалом, из которого, точнее из созданной на основе водорослей наноцеллюлозы, можно будет сделать что угодно - от бронежилета до гибкого экрана телефона. При этом для производства самого уникального материала потребуются только время, солнце и вода.
В основу исследования исследователи положила результаты наблюдения за семействами бактерий "чайного гриба", которые производят наноцеллюлозу в естественной среде обитания, пишет британская газета The Daily Mail.
Наноцеллюлозу можно делать из обычных водорослей, а перспективы ее использования огромны, считают ученые. Ведь она прочнее кевлара, который, в свою очередь, по прочности в пять раз превосходит сталь, и при этом наноцеллюлоза может быть тоньше бумаги.
Возможно, скоро появятся фермы, производящие наноцеллюлозу в больших количествах и недорого. Она может стать сырьем для промышленного производства множества разных изделий, а водоросли, к тому же, поглощают углекислый газ, ведущий к глобальному потеплению.
Профессор биологии из Университета штата Техас в Остине Малькольм Браун называет открытие своей группы "одним из важнейших в истории ботаники".
Для изготовления этого вещества в обычных условиях и в промышленных масштабах, говорят ученые, требуется огромное количество сахара, питательных веществ и бродильных чанов. Однако они придумали, как получить наноцеллюлозу небактериальным способом из простых зеленых водорослей, используя только солнечный свет и воду.
Команда, по сути, воссоздала на генном уровне работу завода по производству органических соединений, и с помощью этой технологии, уверяют ученые, можно производить наноцеллюлозу в промышленных масштабах.
Генетически измененные морские водоросли сами для себя вырабатывают продукты питания, взаимодействуя с солнечными лучами и воды, и плюс ко всему поглощают углекислый газ из атмосферы, естественным способом уменьшая количество парникового газа, сокращая его пагубное воздействие на окружающую среду.
В настоящее время группа работает над синтезом более устойчивой формы материала, и уже есть прогресс. Если все пойдет по плану, новый метод может сыграть решающую роль сразу для нескольких секторов экономики.
Отметим, в 2011 года шведская исследовательская компания Innventia уже открыла первый в мире экспериментальный завод по производству наноцеллюлозы из древесных волокон. Шведские ученые пошли по другому пути, обойдясь без генной модификации и занявшись снижением энергоемкости процесса.
Целлюлоза является наиболее распространенным органическим полимером на Земле. Этот материал, подобно сахару, состоит из молекул углерода, водорода и кислорода, связанных друг с другом в длинные цепи. В природе целлюлоза представлена в виде клетчатки - клеточных стенок деревьев и других высших растений. Организм человека не в состоянии переварить целлюлозу, однако она полезна как "клетчатка", способствующая очищению кишечника. В желудке некоторых животных, например овец, коров и верблюдов, имеются бактерии, которые позволяют этим животным переваривать целлюлозу.
Сейчас в промышленности используются лишь два источника целлюлозы – хлопок и древесная масса. После химической обработки целлюлозы из нее можно получить самые разные изделия - волокна вискозы для производства тканей, целлофан и другие пластические материалы. Целлюлоза также применяется при изготовлении бумаги. А, например, хлопок, на 99,8% состоящий из целлюлозы, после обработки смесью азотной и серной кислоты превращается в пироксилин, являющийся взрывчатым веществом.
Наноцеллюлоза похожа на обычную целлюлозу, но еще более универсальна. Она представляет собой набор наноразмерных волокон целлюлозы с высоким отношением длины к ширине. Типичная ширина такого волокна — 5-20 нм, а продольный размер варьируется от 10 нм до нескольких микрон. Материал обладает свойством псевдопластичности - он становится вязким при обычных условиях и ведет себя как жидкость при физическом взаимодействии (тряске, взбалтывании). Такие свойства позволяют создавать из него сверхлегкие и сверхпрочные материалы. До сих пор основным сдерживающим фактором распространения этого материала были высокая себестоимость и сложность производства.
Недавно техноблог Gizmodo (Архивная копия от 22 декабря 2017 на Wayback Machine) составил список потенциальных способов применения перспективного материала. Это, например:
- легкие и прочные бронежилеты,
- супергибкие экраны,
- высокоэффективные фильтры для воды или для сигарет (структура наноцеллюлозы напоминает графен),
- гибкие батареи,
- ультраабсорбирующие аэрогели (пена из наноцеллюлозы может вобрать в себя других веществ массой, в 10 тыс. раз превышающей ее собственную),
- сверхлегкие детали энергоэффективных автомобилей,
- биотопливо (потребуются новые генные модификации).
Источники
править
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.
