Onderzoekers van de Universiteit van Texas in El Paso hebben aangetoond hoe nanotechnologie de productie van biobrandstoffen uit microalgen aanzienlijk kan verbeteren. Het team, geleid door Hamidreza Sharifan, Ph.D., universitair docent bij de afdeling Chemie en biochemie (links), omvat Luis Salmeron Covarrubias, een senior milieuwetenschap (centrum), en Kavitha Beluri, een doctoraatsstudent in milieuwetenschappen en engineering. Credit: de Universiteit van Texas in El Paso.
Naarmate het wereldwijde energieverbruik blijft stijgen, groeit de vraag naar hernieuwbare energiebronnen zoals biobrandstoffen ook – vooral in de transportsector. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Texas in El Paso aangetoond hoe nanotechnologie de productie van biobrandstoffen uit microalgen aanzienlijk kan verbeteren, waardoor een duurzaam pad vooruit biedt.
De studieonlangs gepubliceerd in ACS toegepast bio -materialenricht zich op de microalga chlorella vulgaris, een snelgroeiende soort die vaak wordt aangetroffen in zoetwateromgevingen die wordt gebruikt om biobrandstoffen te produceren. Onder leiding van Hamidreza Sharifan, Ph.D., universitair docent in UTEP’s Department of Chemistry and Biochemistry, toonde het team aan dat gecontroleerde doses zinkoxide (ZnO) nanodeeltjes het lipidegehalte van het organisme drastisch kunnen vergroten, inclusief het tiacylglycerol dat wordt gebruikt om biofuels te produceren.
Onder normale groeiomstandigheden waargenomen het onderzoeksteam C. vulgaris -cellen bevatten ongeveer 14% lipiden. Maar wanneer blootgesteld aan matige concentraties (30-50 mg/l) gesynthetiseerde ZnO -nanodeeltjes, verhoogden de cellen hun lipidengehalte tot maar liefst 48% van hun massa – meer dan de basislijn te verdrievoudigen – zonder significante schade aan de cellen.
“Soms wanneer mensen gestrest zijn, komen ze aan of, met andere woorden, verzamelen meer lipiden,” zei Sharifan. “We hebben vastgesteld dat iets soortgelijks gebeurt met de cellen van de microalgen wanneer we in ons geval stress induceren door ze bloot te stellen aan zinkoxide -nanodeeltjes, vanwege het effect van reactieve zuurstofspecies.”
Abstract krediet: ACS toegepast bio -materialen (2025). Doi: 10.1021/ACSABM.5C00300
Het team merkte ook op dat hogere concentraties ZnO (boven 50 mg/L) oxidatieve schade aan de cellen veroorzaakten, waardoor hun biobrandstofpotentieel werd verminderd – waardoor het belang van de drempelniveaus verlicht.
Naast deze bevindingen ontwikkelden de onderzoekers de BioFuel Geschiktheidsscore (BSS) – een nieuw, schaalbaar raamwerk dat de productieomstandigheden van biobrandstoffen evalueert en optimaliseert. Sharifan legde uit dat de BSS meerdere factoren integreert en bruikbare inzichten biedt om toekomstige strategieën in de productie van duurzame energie te begeleiden.
“Dit onderzoek is een voorbeeld van het innovatieve werk dat onze wetenschappers doen om wereldwijde energie -uitdagingen aan te gaan,” zei Robert Kirken, Ph.D., decaan van UTEP’s College of Science. “Het werk van het team bevordert aanzienlijk ons begrip van duurzame bio -energieoplossingen, waardoor het toneel is voor impactvolle milieutoepassingen.”
Het onderzoeksteam zal nu hun proces blijven verfijnen in de hoop de levensvatbaarheid ervan op grote schaal te demonstreren, mogelijk ook het gebruik van andere soorten microalgen die kunnen gedijen in omgevingen zoals afvalwater en zoutwater.
Meer informatie:
Luis Pablo Salmeron Covarrubias et al, geavanceerde nanoentabilabele microalgensystemen: integratie van oxidatieve stress-geïnduceerde metabole herprogrammering en verbeterde lipidebiosynthese voor de productie van biobrandstof van de volgende generatie, ACS toegepast bio -materialen (2025). Doi: 10.1021/ACSABM.5C00300
Geboden door de Universiteit van Texas in El Paso