Ces fibres biocatalytiques imprimées en 3D éliminent le dioxyde de carbone

Dans l'épisode d'aujourd'hui de "What If?" — et si les astronautes d'Apollo 13 avaient une imprimante 3D ? Eh bien, d'une part, ils auraient peut-être pu éviter tout le futzing avec du ruban adhésif et des couvertures de liste de procédures pour truquer les filtres à hydroxyde de lithium, du moins s'ils avaient connu ces filtres à CO2 enzymatiques imprimés en 3D. Et les voyages dans le temps… ils en auraient probablement eu besoin aussi.

Un peu exagéré, oui, mais l'épuration environnementale au CO2 est au moins un cas d'utilisation pour ce que [Jialong Shen] et al du département d'ingénierie textile de la North Carolina State University ont développé ici. La star du spectacle n'est pas tant l'impression 3D - bien que faire jaillir un aérogel biocompatible et le réticuler avec de la lumière UV à la volée soit plutôt cool. Au contraire, la clé du développement d'un textile épurateur de CO2 est l'anhydrase carbonique, ou CA, une enzyme omniprésente qui est essentielle au maintien de l'homéostasie acido-basique. L'AC est une petite enzyme soignée qui coordonne un ion zinc dans son site actif et catalyse efficacement l'ajout d'eau au dioxyde de carbone pour produire des ions bicarbonate et hydrogène. Une seule molécule CA peut catalyser la conversion de jusqu'à un million de molécules de CO2 par seconde, ce qui la rend très attrayante en tant que filtre à CO2.

Dans les travaux en cours, un aérogel de diacrylate de poly(éthylène glycol)/poly(oxyde d'éthylène) (PEG-DA/EO) a été utilisé pour piéger les molécules d'AC, les maintenant en place dans une matrice polymère pour les protéger de la dénaturation tout en permettant accès au CO2 gazeux. Les polymères non liés ont été mélangés avec des photoinitiateurs et une solution d'anhydrase carbonique et extrudés à travers une buse fine avec une pompe à seringue. Le fil résultant a été sablé avec une lumière UV de 280 à 450 nm, durcissant le fil instantanément. Le fil est soit enroulé en monofilament pour un tissage ultérieur, soit imprimé directement dans une grille 2D.

Le filament s'est avéré être assez bon pour capturer le CO2, réussissant à piéger 24% du gaz d'un mélange passé dessus. De plus, l'enzyme piégée semble être assez stable, survivant aux lavages avec divers solvants et aux perturbations physiques comme la torsion et la flexion. Il s'agit d'un développement passionnant dans les textiles catalytiques, et outre ses utilisations environnementales évidentes, quelque chose comme cela pourrait faciliter la construction et l'exploitation de bioréacteurs bon marché à l'échelle industrielle.

Crédits photo : [Sen Zhang] et [Jialong Shen], NC State ; [Rachel Boyd], Nouvelles du spectre 1

[via Phys.org]