Nanocellulose uit blauwgroene algen

Nanocellulose uit blauwgroene algen
Onderzoekers hebben gerapporteerd over het produceren van nanocellulose met behulp van de algen.
Cellulose
Cellulose is een organische verbinding, voornamelijk een polysacharide bestaande uit een lineaire keten van enkele honderden tot meer dan tienduizend β (1→4) gekoppelde D-glucose-eenheden en is een belangrijke structurele component van de primaire celwand van groene planten, vele vormen van algen oomycetes en uitgescheiden door sommige soorten bacteriën als biofilms. Cellulose is het meest voorkomende organische polymeer op aarde, een materiaal, net als plastic, dat bestaat uit moleculen die aan elkaar zijn gekoppeld tot lange ketens. Cellulose vormt boomstammen en takken, maïsstengels en katoenvezels, het hoofdbestanddeel van papier en karton en het onverteerbare materiaal in groenten en fruit. Het cellulosegehalte van katoenvezels is bijvoorbeeld 90%, dat van hout is 40-50% en dat van gedroogde hennep is ongeveer 45%. Er zijn maar weinig levende organismen die cellulose kunnen synthetiseren en afscheiden in de natuurlijke nanostructuurvorm van microfibrillen.
Nanocellulose
Nanocellulose, of microgefibrilleerde cellulose (MFC) bestaat uit cellulosevezels van nanogrootte met een hoge aspectverhouding met typische laterale afmetingen van 5-20 nanometer en de longitudinale afmeting is in een breed bereik van 10s nanometers tot enkele microns.
Nanocellulose kan ook worden verkregen uit natuurlijke vezels door een zure hydrolyse, wat aanleiding geeft tot zeer kristallijne en stijve nanodeeltjes die nanohiskers worden genoemd. Het is zeer hydrofiel, pseudo-plastisch van aard en vertoont de eigenschap van gels of vloeistoffen die onder normale omstandigheden stroperig zijn, maar in de loop van de tijd minder stroperig worden wanneer ze worden geroerd of gestrest.
Met behulp van azijnmakende bacteriën, een soort vochtige huid, is gezwollen, gelatineus en glibberig materiaal gemaakt dat bekend staat als bacteriële nanocellulose. Nanocellulose gemaakt door bacteriën heeft voordelen, waaronder gemakkelijke productie en hoge zuiverheid
Het maken van nanocellulose
Eerdere onderzoekers hebben de eerste nanocellulosegenen van A. xylinum gesequenced. Ze observeerden de genen die betrokken zijn bij het polymeriseren van nanocellulose en bij het kristalliseren. Onlangs meldden onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin dat verschillende soorten blauwgroene algen, voornamelijk fotosynthetische bacteriën of cyanobacteriën, nanocellulose kunnen produceren. Een van de grootste problemen met cyanobacteriële nanocellulose is dat het niet in grote hoeveelheden in de natuur wordt gemaakt, maar het kan worden opgeschaald.
Cyanobacteriën maken hun eigen voedingsstoffen uit zonlicht en water en verwijderen koolstofdioxide uit de atmosfeer terwijl ze produceren nanocellulose. Cyanobacteriën hebben ook het potentieel om nanocellulose in hun omgeving af te geven. Onderzoekers hebben de cyanobacteriën genetisch gemanipuleerd om één vorm van nanocellulose, de lange-keten- of polymeervorm van het materiaal te produceren en een meer complete vorm van nanocellulose te synthetiseren, een polymeer met een kristallijne architectuur.
Onderzoekers zijn van mening dat belangrijke belemmeringen voor het op de markt brengen van nanocellulosebrandstoffen betrekking hebben op problemen die geen verband houden met de wetenschap. Het kan de grondstof worden voor duurzame productie van biobrandstoffen en vele andere producten.