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Les coraux imprimés en 3D pourraient être l'avenir de la bioénergie

Les coraux imprimés en 3D pourraient être l'avenir de la bioénergie


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Avec le réchauffement climatique qui fait monter la température de la mer, les récifs coralliens meurent dans le monde. Les récifs délicats sont particulièrement sensibles même à de petits changements de température moyenne et de salinité, et à mesure qu'ils meurent, cela pourrait également être un désastre pour les nombreux organismes marins qui habitent les récifs. Cela a conduit les chercheurs à proposer diverses solutions, et l'une des plus prometteuses pourrait être l'impression de récifs de remplacement en 3D.

Bien que le corail imprimé en 3D ne puisse pas ramener le corail vivant, cela pourrait aider à revigorer certains des écosystèmes qui utilisent les récifs. Mais son utilisation principale pourrait être dans la croissance des biocarburants marins.

L'importance des coraux

Les coraux forment une composante majeure d'un certain nombre d'écosystèmes marins tropicaux. Sans leur présence, les chaînes alimentaires de ces systèmes s'effondrent. Par exemple, certains types de microalgues vivent dans une relation symbiotique avec les coraux. Les coraux fournissent une surface pour la croissance des microalgues et, en retour, les algues produisent de la nourriture pour le corail.

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Cette microalgue est également un biocarburant riche en énergie.

Cela a inspiré le Dr Daniel Wangpraseurt, de l'Université de Cambridge, à développer une structure de corail artificiel pour que les algues puissent pousser, afin qu'elles puissent être récoltées pour créer du biocarburant.

«Les coraux sont très efficaces pour collecter et utiliser la lumière. Dans notre laboratoire, nous recherchons des méthodes pour copier et imiter ces stratégies de la nature pour des applications commerciales.

La co-chercheuse du Dr Wangpraseurt, la Dre Silvia Vignolini, avait ceci à dire à propos du projet:

"Nous avons développé un tissu et un squelette de corail artificiels avec une combinaison de gels polymères et d'hydrogels dopés avec des nanomatériaux de cellulose pour imiter les propriétés optiques des coraux vivants. La cellulose est un biopolymère abondant; elle est excellente pour diffuser la lumière et nous l'avons utilisée pour optimiser la distribution. de la lumière en algues photosynthétiques. "

Les deux chercheurs tentent de maximiser le potentiel de croissance des microalgues appeléesMarinichlorella kaistiae.Cette algue particulière produit des acides gras incroyablement riches en énergie. Les algues poussentPocilloporidae coraux, l'équipe a donc scanné ces coraux en 3D afin de développer un plan pour les formes de corail imprimées en 3D.

Le développement des coraux artificiels

En termes plus précis, la forme en coupe du corail recueille et concentre la lumière dans les zones où poussent les algues. En particulier, le corail est efficace pour focaliser les longueurs d'onde bleue et orange de la lumière dont les algues ont besoin pour la photosynthèse.

"En copiant le microhabitat hôte, nous pouvons également utiliser nos coraux bio-imprimés en 3D comme système de modèle pour la symbiose corail-algue, qui est nécessaire de toute urgence pour comprendre la rupture de la symbiose pendant le déclin des récifs coralliens", dit Wangpraseurt. «Il existe de nombreuses applications différentes pour notre nouvelle technologie.

Nous avons récemment créé une entreprise, appelée mantaz, qui utilise des approches de récolte de lumière inspirées des coraux pour cultiver des algues pour des bioproduits dans les pays en développement. Nous espérons que notre technique sera évolutive afin qu'elle puisse avoir un impact réel sur le biosecteur des algues et à terme réduire les émissions de gaz à effet de serre responsables de la mort des récifs coralliens. "

Comme l'a noté le Dr Wangpraseurt, la croissance des algues n'est pas seulement bonne pour la production de biocarburants, elle est également un grand consommateur de gaz à effet de serre. Trouver un moyen d'augmenter la production d'algues pourrait créer un filtre à charbon massif pour les zones environnantes.

L'un des plus gros problèmes auxquels les chercheurs ont été confrontés est que le Marinichlorella, les microalgues, meurent en les transférant de leur culture hôte sur les coraux artificiels. Cependant, grâce à une technique de bio-impression unique, les chercheurs ont pu planter les algues à la surface du nouveau faux corail pendant le processus de fabrication lui-même.

Un autre avantage du corail artificiel est qu'il offre une meilleure surface de croissance pour les algues que le vrai corail. Les chercheurs ont pu concevoir les formes de corail artificiel pour être plus efficaces pour capturer la lumière, offrant un environnement plus riche en photons pour la croissance des algues.

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Par rapport au corail naturel, les nouvelles structures coralliennes permettent aux microalgues de se développer 100 fois plus rapidement et dans un tapis plus dense que dans toute autre zone où ils ont été cultivés, à la fois en laboratoire et en mer.

Le plus gros problème pour l'équipe à l'heure actuelle est l'évolutivité. Pour toute personne familiarisée avec le processus de fabrication additive, vous réalisez probablement que ce n'est pas le meilleur système pour la production de masse. Cependant, dans ce cas, l'équipe n'a pas d'autre option pour produire son corail artificiel. Ils ont bon espoir que de nouvelles innovations dans le domaine de la fabrication additive les aideront à accélérer davantage leur processus de production sur toute la ligne.

Leur recherche est publiée dans Nature Communications.


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