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In einer neuen Studie hat ein Forschungteam der North Carolina State University gezeigt, dass es möglich ist, Filter zur Abscheidung von Kohlendioxid mittels 3D-Druck herzustellen.
Sie druckten ein Hydrogelmaterial, das Kohlensäureanhydrase aufnehmen kann, ein Enzym, das Kohlendioxid und Wasser in Bikarbonat umwandelt. Die Forschung deutet darauf hin, dass der 3D-Druck eine effiziente Methode zur Herstellung solcher Filter sein könnte.
“Dieses Herstellungsverfahren mit 3D-Druck macht alles schneller und präziser”, sagte der Hauptautor der Studie, Jialong Shen, Assistenzprofessor für Textiltechnik, Chemie und Wissenschaft an der NC State. “Wenn man Zugang zu einem Drucker und den Rohstoffen hat, kann man dieses funktionale Material herstellen.”
Die Forscher*innen mischten eine Lösung, die zwei verschiedene organische Verbindungen und ein Enzym enthielt, und druckten sie zu fadenförmigen Fäden aus. Anschließend verfestigten sie das Material während des Drucks mit UV-Licht.
“Wir haben das Hydrogel so formuliert, dass es mechanisch stark genug ist, um in 3D gedruckt zu werden, und dass es außerdem zu einem kontinuierlichen Faden extrudiert werden kann”, so Shen. “Die Inspiration für unser Design waren unsere eigenen Zellen, in denen Enzyme in kompartimentierte Räume gepackt sind, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Diese Art von Umgebung ist gut geeignet, um Enzyme bei ihrer Arbeit zu unterstützen”.
In einem kleinen Experiment stellten sie fest, dass der Filter 24 % des Kohlendioxids in einem Gasgemisch auffing. Obwohl die Abscheidungsrate geringer ist als bei früheren Designs, glauben die Forscher*innen, dass eine Erhöhung des Durchmessers oder eine Stapelung der Filter die Effizienz steigern könnte.
“Um eine höhere Abscheiderate zu erreichen, müssten wir den Filter im Durchmesser vergrößern oder mehr Filter übereinander stapeln”, sagte Shen. “Wir glauben nicht, dass das ein Problem ist; dies war ein erster Test in kleinem Maßstab, um die Prüfung zu erleichtern.
“Diese Arbeit befindet sich noch in einem frühen Stadium, aber unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es neue Wege gibt, Materialien für Kohlenstoffabscheidungsgeräte herzustellen”, sagte die Mitautorin der Studie, Sonja Salmon, außerordentliche Professorin für Textiltechnik, Chemie und Wissenschaft an der NC State. “Wir geben Hoffnung für die Kohlenstoffabscheidung”.
Mehr über die North Carolina State Universität finden Sie hier.
