Een gezamenlijke studie door de Universiteit van Turku en het VTT Technisch Onderzoekscentrum van Finland heeft aangetoond dat het vermogen van fotosynthetiserende microbiële cellen om biowaterstof uit zonne-energie te produceren aanzienlijk kan worden verbeterd door de cellen aan een transparante nanocellulosefilm te hechten. De methode zal naar verwachting ook de productie van andere biochemicaliën uit microalgencellen verbeteren. De resultaten zijn gepubliceerd in het prestigieuze Journal of Materials Chemistry A .

Het werk van Yagut Allahverdiyeva (Associate Professor of Molecular Plant Biology aan de Universiteit van Turku) en haar team over het gebruik van fotosynthetische microalgen en cyanobacteriën wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende aanjagers van de bio-economie. Dankzij de eenvoudig ontworpen biofilmstructuren, door fotosynthese opgevangen zonne-energie kan op een efficiënte en gecontroleerde manier in het gewenste eindproduct worden geleid.

"De sleutelrol wordt gespeeld door celimmobilisatie, d.w.z. het binden van de cellen in of op een oppervlak van een gelachtige substantie, waarbij het celmetabolisme verschuift van de groei van biomassa naar de productie van de gewenste verbindingen. Aanvullend, aanhechting van de cellen aan een dunne, transparante film vermindert het verlies van lichtenergie aanzienlijk in vergelijking met normale kweek van microalgen in het groeimedium, " zegt Allahverdiyeva.

Voor immobilisatie geschikt materiaal moet poreus zijn, transparant, waterbestendig en biologisch compatibel met algencellen.

"Nanocellulosefilm voldoet aan al deze eisen. Het is een effectieve vervanging voor het tot nu toe gebruikte materiaal, een alginaatpolymeer met relatief slechte mechanische duurzaamheid en lage porositeit. De door VTT ontwikkelde transparante nanocellulosefilm heeft betere mechanische prestaties en de porositeit kan eenvoudig worden aangepast, " zegt Tekla Tammelin, hoofdwetenschapper bij VTT.

De studie onthulde de hoge compatibiliteit van nanocellulose met waterstofproducerende groene algen en cyanobacteriën. In aanvulling, de waterstofproductieopbrengsten van groene algencellen waren duidelijk hoger voor het nanocellulosemembraan dan bij gebruik van alginaat.

"Wat is meer, de afgifte van moleculen groter dan waterstof uit de nanocellulosefilm kan worden vergemakkelijkt door een optimale poriestructuur, die zullen worden gebruikt bij de toekomstige productie van andere door de industrie benodigde biochemicaliën, zoals koolwaterstoffen of terpenen, " zegt Allahverdiyeva.