MIT在光生物反应器防污技术方面取得突破为二氧化碳捕获扫清道路
关键是在透明的容器上涂上一种能够保持静电的材料，然后在该层上施加一个非常小的电压。该系统在实验室规模的测试中运行良好，随着进一步的发展，可能在几年内应用于商业生产。
4月13日，《先进功能材料》杂志报道了这一研究成果，论文作者是麻省理工学院的毕业生VictorLeon博士，机械工程教授克里帕·瓦拉纳西，博士后巴普蒂斯特·布朗，以及本科生索菲亚·桑纳特。
瓦拉纳西指出，无论减少或消除碳排放的努力多么成功，仍然会有多余的温室气体在未来几个世纪里留在大气中，继续影响全球气候。
当人们想到减少二氧化碳的生物方法时，首先想到的通常是种植或保护树木，它们确实是大气中碳的一个重要收集方式。但是还有其他的方式，例如，海洋藻类约占今天地球上吸收的全球二氧化碳的50%。这些藻类的生长速度是陆地植物的10到50倍，而且它们可以在池塘或水箱中生长，只占用陆地植物的十分之一的土地面积。
更重要的是，海藻本身可以成为一种有用的产品。这些藻类含有丰富的蛋白质、维生素和其他营养物质，它们在每单位的土地上产生的营养产出可以远远超过一些传统的农作物。
如果附着在煤或天然气发电厂的烟气输出上，藻类不仅可以依靠二氧化碳作为营养源而茁壮成长，而且一些微藻类物种还可以消耗这些排放物中存在的相关氮和硫的氧化物。每两或三千克的二氧化碳，可以生产一千克的海藻，这些海藻可以作为生物燃料，或用于欧米茄-3或食品。
欧米茄-3脂肪酸是一种广泛使用的食品补充剂，因为它们是细胞膜和其他组织的重要组成部分，但不能由人体制造，必须从食物中获得。欧米茄-3特别有吸引力，因为它也是一种价值更高的产品。
大多数商业化种植的海藻是在浅水池塘中培养的，而其他海藻则是在被称为光生物反应器的透明管中生长。在一定数量的土地上，这些管子的产量可以比池塘高7到10倍，但是它们面临着一个主要问题：藻类往往在透明容器的表面上堆积，需要经常关闭整个生产系统进行清洁，这可能需要和生产周期一样长的时间，从而使总产量减半，增加了运营成本。污垢也限制了系统的设计。管子不能太小，因为污垢会开始阻挡通过生物反应器的水流，需要更高的抽水速率。
瓦拉纳西和他的团队决定尝试利用藻类细胞的一个自然特性来抵御污垢。因为这些细胞的膜表面自然带有少量的负电荷，该团队认为可以利用静电排斥来推开污垢。
这个想法是在容器壁上创造一个负电荷，这样电场就能迫使水藻细胞离开容器壁。要创造这样一个电场需要一种高性能的电介质材料，这是一种具有高“容限”的电绝缘
由于水藻细胞的膜表面自然带有少量的负电荷，研究小组认为可以利用静电排斥来推开它们。体，可以用较小的电压产生较大的表面电荷变化。
该团队使用了两种不同的介电材料，二氧化硅和铪（氧化铪），这两种材料在减少污垢方面的效率远远高于用于制造光生物反应器的传统塑料。这种材料可以被涂成一种薄得惊人的涂层，只有10到20纳米（十亿分之一米）厚，因此只需要很少的材料就可以涂满整个光生物反应器系统。纯粹从静电相互作用来看，研究人员能够控制细胞的粘附。
此外，由于使用的是这种静电力，并不依赖于特定的细胞，而且有可能将其应用于其他细胞而不仅仅是水藻。在未来的工作中可以尝试将其用于哺乳动物细胞、细菌、酵母等。它还可以用于其他有价值的藻类，如螺旋藻，这些藻类被广泛用作食品补充剂。
同样的系统可以用来排斥或吸引细胞，只需调整电压，这取决于特定的应用。代替藻类，类似的设置可能会被用于人类细胞，通过生产一个可以充电的支架来吸引细胞进入正确的配置，从而生产人工器官。
至于多久可以为广泛部署做好准备，瓦拉纳西说：“在三年的时间框架内，如果我们得到适当的资源，能够推进这项工作。”（航柯）