Wetenschappers stoppen bacteriën in verf en dan gebeurt er iets bijzonders

De nieuw ontwikkelde verf bevat bacteriën die in staat zijn om CO2 vast te leggen en tegelijkertijd zuurstof produceren. Dit zou niet alleen een belangrijk wapen kunnen zijn in de strijd tegen klimaatverandering, maar het kan ook van waarde zijn in uitdagende omgevingen, zoals ruimtestations.

Hoe leuk een kleurtje op de muur ook is, heel goed voor het milieu zijn de meeste verven die je in de winkel kunt kopen niet. Ze geven vaak vluchtige stoffen af die tijdens het aanbrengen verdampen in de lucht. Deze stoffen dragen bij aan luchtvervuiling en kunnen schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Bovendien kan het afvoeren van oude verf of het weggooien van verfresten leiden tot bodem- en watervervuiling. Om deze problemen aan te pakken, zijn er gelukkig steeds meer inspanningen om milieuvriendelijkere verven en coatings te ontwikkelen. En in het vakblad Microbiology Spectrum doen onderzoekers een wel heel bijzonder alternatief uit de doeken.

Bacterie
In de nieuwe studie hebben onderzoekers een innovatieve verf ontwikkeld die een speciaal soort bacterie bevat. Het gaat om Chroococcidiopsis cubana, een bacterie die bekend staat om zijn vermogen om in extreme omgevingen te overleven. De microbe wordt doorgaans in de woestijn aangetroffen en heeft weinig water nodig om te gedijen. Chroococcidiopsis cubana is bovendien fotosynthetisch, wat betekent dat hij in staat is om lichtenergie te gebruiken om koolstofdioxide om te zetten in organische verbindingen en zuurstof te produceren als bijproduct.

Biocoating
En van die eigenschap maakten de onderzoekers nu handig gebruik. Door de bacterie aan verf toe te voegen hebben ze namelijk een bijzondere ‘biocoating’ vervaardigd die dus bacteriën bevat die in staat zijn om CO2 vast te leggen en tegelijkertijd zuurstof produceren. Dit verandert in theorie dus elk geschilderd oppervlak in een kleine zuurstoffabriek, die voortdurend zuurstof afgeeft aan de omgeving. Omdat Chroococcidiopsis cubana koolstofdioxide opneemt tijdens zijn stofwisselingsproces, kan de verf ook dienen als een soort koolstofput, waardoor de hoeveelheid van dit broeikasgas in de atmosfeer wordt verminderd.

Wat zijn biocoatings?
Biocoatings zijn verfachtige materialen op waterbasis die levende bacteriën insluiten in verschillende lagen. Naast hun vermogen om koolstof vast te leggen, kunnen ze ook functioneren als bioreactoren of biosensoren. Het grote voordeel is dat biocoatings milieuvriendelijk zijn en bovendien kunnen helpen om de uitstoot van schadelijke stoffen te verminderen. Omdat ze gebruikmaken van biologische processen en hernieuwbare bronnen, minimaliseren ze de impact op het milieu.

De onderzoekers zijn enthousiast. “Vanwege de groeiende concentratie van schadelijke broeikasgassen, vooral CO2, in de lucht en de toenemende bezorgdheid over watertekorten door de stijgende wereldwijde temperaturen, is er een dringende behoefte aan nieuwe, innovatieve materialen die niet alleen milieuvriendelijk zijn maar ook duurzaam voor de lange termijn,” vertelt onderzoeker Suzie Hingley-Wilson. “Mechanisch sterke, gebruiksklare biocoatings of ‘levende verf’ kunnen een bijdrage leveren aan het oplossen van deze problemen door het waterverbruik in normaal gesproken waterintensieve bioreactor-processen te verminderen.”

Geschikt
Om te onderzoeken of Chroococcidiopsis cubana geschikt is als biocoating, hebben onderzoekers de bacteriën vastgezet in een stevige coating gemaakt van polymeren en natuurlijke klei-nanobuizen in water. Dit werd vervolgens volledig gedroogd voordat het opnieuw werd bevochtigd. Het team ontdekte dat de bacteriën in deze biocoating tot 0,4 gram zuurstof per gram biomassa per dag konden produceren en tegelijkertijd CO2 konden vastleggen. Bovendien bleek uit voortdurende zuurstofmetingen dat de activiteit van de bacteriën gedurende een maand stabiel bleef, zonder tekenen van afname.

Green Living Paint
Het team voerde soortgelijke experimenten uit met de blauwalg Synechocystis sp., die in zoetwater leeft. Maar in tegenstelling tot de woestijnbacterie kon deze microbe geen zuurstof produceren binnen de biocoating. Dat Chroococcidiopsis cubana deze eigenschap wel behoudt, is veelbelovend. Dit benadrukt de veelzijdigheid van deze bacterie en zijn potentiële toepassingen, met name in milieuvriendelijke en duurzame technologieën. De onderzoekers hebben hun innovatieve verf ‘Green Living Paint’ genoemd.

Het potentieel van deze verf is enorm. Zo kan de nieuw vervaardigde biocoating bijvoorbeeld heel nuttig zijn in situaties waarin CO2-vermindering en zuurstofproductie van belang zijn, zoals in extreme omgevingen zoals ruimtestations. Maar ook op aarde komt het van pas. Geschilderde oppervlakken – van gebouwen tot voertuigen – werken in dit geval actief mee aan het produceren van zuurstof en het vastleggen van koolstof. Dit zou onze afhankelijkheid van traditionele methoden voor het genereren van zuurstof aanzienlijk kunnen verminderen en helpen bij het verzachten van de gevolgen van klimaatverandering. “We verwachten dan ook dat onze biocoating een positieve bijdrage zal leveren aan een duurzamere toekomst,” aldus onderzoeker Joseph Keddie.

Bronmateriaal

"Bacteria found in desert pave the way for paint that produces oxygen whilst capturing carbon" - University of Surrey
Afbeelding bovenaan dit artikel: rattanakun (via Canva Pro)

Fout gevonden?

Interessant voor jou

Voor jou geselecteerd