En gemensam studie av Åbo universitet och Finlands tekniska forskningscentrum har visat att fotosyntetiserande mikrobiella cellers förmåga att producera bioväte från solenergi kan förbättras markant genom att fästa cellerna på en transparent nanocellulosafilm. Metoden förväntas också förbättra produktionen av andra biokemikalier från mikroalgalceller. Resultaten har publicerats i prestigefyllda Journal of Materials Chemistry A .

Yagut Allahverdiyevas (docent i molekylär växtbiologi vid Åbo universitet) och hennes team om användningen av fotosyntetiska mikroalger och cyanobakterier anses vara bland de mest lovande möjliggörarna för bioekonomin. Tack vare de enkelt konstruerade biofilmstrukturerna, solenergi som fångas upp av fotosyntesen kan riktas in i önskad slutprodukt på ett effektivt och kontrollerat sätt.

"Nyckelrollen spelas av cellimmobilisering, dvs. binda cellerna inuti eller på en yta av en geliknande substans, varigenom cellmetabolismen skiftar från tillväxten av biomassa till produktionen av de önskade föreningarna. Dessutom, fastsättning av cellerna till en tunn, transparent film minskar avsevärt förlusten av ljusenergi jämfört med normal odling av mikroalger i tillväxtmediet, säger Allahverdiyeva.

Material lämpligt för immobilisering måste vara poröst, transparent, vattenresistent och biologiskt kompatibelt med algceller.

"Nanocellulosafilm uppfyller alla dessa krav. Det är en effektiv ersättning för det material som använts fram till nu, en alginatpolymer med relativt dålig mekanisk hållbarhet och låg porositet. Den transparenta nanocellulosafilmen som utvecklats av VTT har bättre mekanisk prestanda och dess porositet kan enkelt skräddarsys, "säger Tekla Tammelin, en huvudvetare vid VTT.

Studien avslöjade den höga kompatibiliteten av nanocellulosa med väteproducerande gröna alger och cyanobakterier. Dessutom, väteproduktionsutbytet för gröna algceller var klart högre för nanocellulosamembranet än vid användning av alginat.

"Vad är mer, frisättningen av molekyler större än väte från nanocellulosafilmen kan underlättas av en optimal porstruktur, som kommer att användas för framtida produktion av andra biokemikalier som krävs av industrin, såsom kolväten eller terpener, säger Allahverdiyeva.