В борьбе с глобальным изменением климата биомасса водорослей представляет собой очень интересную область исследований, поскольку они являются фотосинтезирующими микроорганизмами, которые преобразуют световую энергию солнца в биомолекулы, богатые энергией. Когда водоросли выращивают и собирают в промышленных масштабах, эти молекулы могут быть преобразованы в широкий спектр важных соединений, включая биотопливо, лекарства, пищевые добавки с омега-3 и многие другие ценные биопродукты.
Водоросли также способны поглощать углекислый газ по мере роста, переход с традиционных ископаемых видов топлива на биотопливо обещает сократить чистые выбросы парниковых газов. Однако культуры микроводорослей состоят в основном из воды с низким содержанием твердого вещества (0.05 – 1.0 мас.%) И сбор органического материала с помощью методов разделения твердой и жидкой фаз обычно требует нескольких этапов дегидратации.
Теперь ученые из Университета Цукубы представили новый метод удаления воды из биомассы водорослей, который не повреждает хрупкие соединения, которые необходимо собирать.
В отличие от предыдущих методов, основанных на механическом центрифугировании или сжатии, в этом подходе используется солнечное облучение и многоразовые наноструктурированные поддерживающие материалы. Изготовление нанопористого графена с иерархической структурой и пористой графеновой пены создает крошечные каналы для воды, которая будет вытягиваться вверх из глубины образца.
Этот новый разработанный материал защищает биомассу от перегрева, улавливая больше солнечной энергии для испарения воды. «Нам был нужен материал, который поглощает свет, имеет низкую удельную теплоемкость и теплопроводность, но при этом остается гидрофильным и пористым, с большой площадью поверхности», – говорит первый автор, профессор Йошиказу Ито. "К счастью, легированный азотом наноструктурированный графен обладает всеми этими качествами."
«Чем более энергоэффективным мы сможем сделать процесс обезвоживания, тем больше мы сможем сохранить экологические преимущества использования биомассы в первую очередь», – говорит старший автор д-р. Андреас Исдепски.