Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de TU Delft heeft 3D-printers gebruikt om van algen een levend en milieuvriendelijk materiaal te maken met meerdere toepassingsmogelijkheden. Een van de meest veelbelovende toepassingen heeft de vorm van kunstmatige bladeren.
Volgens de TU Delft zijn dat materialen die echte bladeren nabootsen. “Ze gebruiken zonlicht om water en koolstofdioxide om te zetten in zuurstof en energie, net zoals bladeren dat doen tijdens de fotosynthese”, aldus de universiteit in een persbericht.
De kunstmatige bladeren maken het volgens PhD-student Kui Yu mogelijk om duurzame energie te produceren op plaatsen waar planten niet goed groeien, bijvoorbeeld in toekomstige ruimtekolonies. “We hebben een materiaal gecreëerd dat energie produceert zodra het in het licht wordt gezet. De biologisch afbreekbare aard van het materiaal en het feit dat de microalgen recyclebaar zijn, maakt het tot een duurzaam levend materiaal.”
Fotosynthese
De levende cellen in de materialen kunnen volgens Elvin Karana van de Faculteit Industrieel Ontwerpen bovendien signalen in de omgeving opvangen en erop reageren. Dat kan uiteindelijk leiden tot een nieuwe categorie fotosynthetische en responsieve levende materialen.
Karana: “Wat als onze alledaagse producten zouden leven: zouden kunnen voelen, groeien, zich aanpassen en uiteindelijk sterven? Dit samenwerkingsproject laat zien dat deze vraag verder gaat dan het domein van speculatief design. We hopen dat onze studie een dialoog op gang brengt tussen de ontwerp- en de wetenschapsgemeenschap, en nieuwe richtingen voor onderzoek naar toekomstige fotosynthetische levende materialen inspireert.”
De hele studie kan worden teruggelezen in het tijdschrift Advanced Functional Materials.
Hoe werkt het?
Om de kunstmatige bladeren te maken heeft de TU Delft als basismateriaal bacteriële cellulose genomen. Dat is een niet-levende organische verbinding die wordt geproduceerd en uitgescheiden door bacteriën.
Deze bacteriële cellulose levert een materiaal op met een aantal unieke mechanische eigenschappen, waaronder flexibiliteit, stevigheid en het vermogen om zijn vorm te behouden, zelfs wanneer het gedraaid, geplet of anderszins vervormd wordt.
Daarna gebruikte het onderzoeksteam een 3D-printer om levende algen op de bacteriële cellulose aan te brengen. Daarbij kun je volgens de TU Delft de bacteriële cellulose vergelijken met het papier in een printer, terwijl de levende algen fungeren als de inkt.
De combinatie van levende microalgen en niet-levende bacteriële cellulose levert componenten op met de fotosynthetische kwaliteit van de algen en de robuustheid van de bacteriële cellulose. Het materiaal is sterk en duurzaam, en tegelijkertijd milieuvriendelijk, biologisch afbreekbaar, en eenvoudig op schaal te produceren.
Door de plantachtige aard van het materiaal kan het zichzelf door middel van fotosynthese wekenlang “voeden”, en kan het bovendien worden geregenereerd: een klein monster van het materiaal kan in korte tijd worden opgekweekt tot meer.
Wat kun je allemaal doen met microalgen? Lees meer hierover in ons archief.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
