Contexte et objectif du projet
L'utilisation de cyanobactéries carbonisantes dans les applications biotechnologiques offre une alternative à l'utilisation traditionnelle de bactéries hétérotrophes, sous la pression du changement climatique et du bouleversement de l'industrie vers plus de développement durable et de circularité. Grâce à leurs propriétés photosynthétiques, les cyanobactéries peuvent être mises à l'échelle tout en préservant les ressources, fixentle CO2 et produisent de multiples substances auxquelles une valeur particulière est attribuée. Un petit nombre de cyanobactéries forment des structures d'enveloppe solides et cristallines contenant du carbonate de calcium (CaCO3), qui présentent un grand potentiel pour la production de matériaux hybrides, comme par exemple des revêtements conducteurs de lumière ou des matériaux de construction vivants ressemblant à du béton. La cimentation biologique par les précipités de CaCO3 est alors renforcée par le collage avec les substances polymères extracellulaires (EPS) des cyanobactéries. La combinaison de la bio-cimentation et du collage offre ainsi des possibilités uniques de conférer aux matériaux hybrides et aux matériaux de construction des propriétés nouvelles et, selon les besoins, sur mesure. Le présent projet vise à étudier les processus fondamentaux de la calcification cyanobactérienne avec des espèces de cyanobactéries et à les utiliser pour fabriquer de nouveaux matériaux hybrides, comme (i) la production d'un matériau de construction vivant de type béton avec une empreintecarbone positive (carbon capturing) et (ii) des revêtements conducteurs de lumière qui rendent les cellules solaires plus efficaces, par exemple.
Une étude préliminaire a déjà permis de créer un tel matériau de construction vivant renforcé, qu'il convient de faire fonctionner davantage. Des aspects importants (cimentation, collage, conduction de la lumière, auto-cicatrisation, ductilité) des matériaux hybrides doivent être substitués en vue d'une optimisation et de l'établissement de propriétés sur mesure. Cette démarche s'accompagne d'approches expérimentales visant à optimiser les conditions de vie des cyanobactéries afin de préserver la fonction des matériaux hybrides. En raison de la complexité du contenu et du degré élevé d'innovation, il est nécessaire de travailler au sein d'une équipe hautement interdisciplinaire qui réunit les domaines de la phycologie, de la chimie/minéralogie des sols, des sciences des polymères et du génie civil, pour finalement mettre en œuvre la calcification cyanobactérienne en tant que nouveau processus dans la biotechnologie.
Promotion
Le projet "Les cyanobactéries comme bâtisseurs" est soutenu par la fondation Carl Zeiss et est un projet de coopération entre la Kaiserslautern University of Applied Sciences (Dr. Patrick Jung, Prof. Dr. Carina Lang) et la Leibniz Universität Hannover (Prof. Dr. Georg Guggenberger, Dr. Stefan Dultz).
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Julia Hale
Prof. Dr. Lena Keller