Nova tecnologia detecta a saúde da cultura de algas

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Uma nova tecnologia desenvolvida na UC San Diego usa espectrometria de massa de ionização química para alertar os cultivadores de algas quando as assinaturas de gases voláteis mudam, permitindo que eles colham plantações de algas quando sob ataque de organismos contaminantes.

A A equipe de químicos da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD), em pesquisa financiada pelo Departamento de Energia, desenvolveu uma tecnologia para medição em tempo real da saúde das culturas de algas que poderia economizar centenas de milhões de dólares em perdas de biomassa.

“Para ter algas suficientes para fornecer materiais renováveis, seja para biocombustíveis, bioplásticos ou nutracêuticos, precisamos encontrar maneiras de aumentar a produção e o rendimento de algas. Manter as algas saudáveis ​​é uma maneira de fazer isso ”, disse Robert Pomeroy, professor sênior do Departamento de Química e Bioquímica da UCSD.

Dr. Pomeroy é o autor sênior do artigo de pesquisa publicado em Proceedings, da Academia Nacional de Ciências, Outubro de 2021, e liderou o desenvolvimento da tecnologia com o co-autor do artigo Ryan Simkovsky.

Um novo método de avaliação de gases voláteis

O método economicamente mais competitivo de cultivo de algas é cultivá-las em tanques de canal de grande escala. A produção de biomassa aberta, no entanto, deixa seu crescimento vulnerável à contaminação por uma variedade de invasores microscópicos de lagoas, incluindo vírus, bactérias e fungos que podem dizimar plantações de algas em questão de horas.

A equipe da UCSD desenvolveu um novo método de avaliação de gases voláteis - compostos orgânicos freqüentemente emitidos por processos microbianos.

Pesquisadores de saúde da cultura de algas

A estudante de graduação da UC San Diego, Alexia Moore (à esquerda) e o recente recebedor do PhD Jon Sauer são co-autores de um novo artigo de pesquisa PNAS que descreve uma nova tecnologia que monitora a saúde das culturas de algas.

Usando um instrumento desenvolvido no laboratório da professora Kimberly Prather da UCSD, os pesquisadores desenvolveram uma maneira automatizada de realizar medições em tempo real de gases voláteis usando espectrometria de massa de ionização química, ou CIMS, um método usado anteriormente na medicina, defesa e repressão às drogas.

A tecnologia monitora continuamente a saúde normal das algas rastreando suas emissões de gases voláteis por meio de seus ciclos de crescimento e florescimento. Quando organismos invasores ou predadores atacam e induzem estresse, isso resulta em uma mudança nas assinaturas de gases voláteis. Usando o CIMS, os cientistas mostraram que podem detectar instantaneamente a interrupção e alertar os cultivadores de algas para que tomem medidas para salvar a colheita.

Salvando a colheita

“Se você soubesse que houve um ataque de insetos ou bactérias na plantação, você poderia mitigar o dano ou puxar o plugue e colher antes que haja qualquer dano”, disse o Dr. Pomeroy, que trabalha com o químico Mike Burkart e o biólogo Steve Mayfield no Programa Alimentos e Combustíveis para o Século 21. “As bactérias são feitas para atacar e comer as algas e seu crescimento é exponencial. Você pode ficar bem um dia com belas algas verdes e no dia seguinte é uma bagunça marrom e lamacenta. Então, isso não é como perder 10% de sua safra de trigo - da noite para o dia você pode perder toda a safra de algas. ”

O sistema CIMS, os pesquisadores notaram em seus experimentos, detectou contaminações de pastagem por organismos infecciosos 37 a 76 horas antes dos métodos tradicionais de monitoramento que têm sido usados ​​por anos, incluindo microscopia e fluorescência.

“Este é um excelente exemplo de como a espectrometria de massa que foi desenvolvida para uma aplicação diferente (medição de emissões oceânicas em fase gasosa) agora está sendo usada para resolver outro problema de relevância social”, disse o professor Prather, diretor fundador do National Science Foundation Center for Impactos de aerossóis na química do meio ambiente (CAICE). “Existem inúmeras aplicações nos campos do meio ambiente e da saúde para saber como essas medições de espectrometria de massa online podem ser usadas para resolver problemas desafiadores.”

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