Estas fibras biocatalíticas impressas em 3D removem o dióxido de carbono

No episódio de hoje de "What If?" — e se os astronautas da Apollo 13 tivessem uma impressora 3D? Bem, por um lado, eles podem ter sido capazes de evitar toda a bagunça com fita adesiva e capas de lista de procedimentos para equipar os filtros de hidróxido de lítio, pelo menos se eles soubessem sobre esses filtros enzimáticos de CO2 impressos em 3D. E viagem no tempo... eles provavelmente precisariam disso também.

Um pouco exagerado, sim, mas a depuração de CO2 ambiental é pelo menos um caso de uso para o que [Jialong Shen] e outros do Departamento de Engenharia Têxtil da North Carolina State University desenvolveram aqui. A estrela do show não é tanto a impressão 3D - embora esguichar um aerogel biocompatível e reticulá-lo com luz ultravioleta em tempo real seja muito legal. Em vez disso, a chave para o desenvolvimento de um tecido de depuração de CO2 é a anidrase carbônica, ou CA, uma enzima onipresente que é fundamental para manter a homeostase ácido-base. CA é uma pequena enzima que coordena um íon de zinco em seu sítio ativo e catalisa eficientemente a adição de água ao dióxido de carbono para produzir íons de bicarbonato e hidrogênio. Uma única molécula de CA pode catalisar a conversão de até um milhão de moléculas de CO2 por segundo, tornando-a muito atraente como filtro de CO2.

No trabalho atual, um aerogel de diacrilato de poli(etilenoglicol)/poli(óxido de etileno) (PEG-DA/EO) foi usado para aprisionar moléculas de CA, mantendo-as no lugar em uma matriz de polímero para protegê-las da desnaturação enquanto ainda permite acesso ao CO2 gasoso. Os polímeros não ligados foram misturados com fotoiniciadores e uma solução de anidrase carbônica e extrudados através de um bocal fino com uma bomba de seringa. O fio resultante foi jateado com luz UV de 280–450 nm, curando o fio instantaneamente. O fio é enrolado como um monofilamento para tecer posteriormente ou impresso diretamente em uma grade 2D.

O filamento se mostrou bastante bom na captura de CO2, conseguindo retirar 24% do gás de uma mistura que passou por ele. Além do mais, a enzima aprisionada parece ser bastante estável, sobrevivendo a lavagens com vários solventes e interrupções físicas como torção e dobra. É um desenvolvimento empolgante em têxteis catalíticos e, além de seus óbvios usos ambientais, algo assim poderia tornar mais fáceis de construir e operar biorreatores baratos em escala industrial.

Créditos das fotos: [Sen Zhang] e [Jialong Shen], NC State; [Rachel Boyd], Spectrum News 1

[via Phys.org]