Imaginez une bactérie qui vit dans les déserts et se nourrit de la lumière du soleil. Cette cellule biologique absorbe le dioxyde de carbone et émet de l’oxygène. Maintenant, poussez votre imagination plus loin, imaginez que cette bactérie est incorporée dans une peinture qui produit de l’oxygène à partir des murs des bâtiments sur Mars. Ingénieux, n’est-ce pas?
Parlons de peintures vivantes pour respirer sur Mars?
Elle s’appelle Chroococcidiopsis cubana et les scientifiques ont développé un biorevêtement (peinture biologique) qui émet quotidiennement des quantités mesurables d’oxygène, tout en réduisant la quantité de dioxyde de carbone dans l’air qui l’entoure. Selon une équipe dirigée par la microbiologiste Simone Krings de l’Université de Surrey, au Royaume-Unis, cela a des implications non seulement pour les voyages spatiaux, mais aussi pour la Terre.
Avec l’augmentation des gaz à effet de serre, en particulier le CO2, dans l’atmosphère et les préoccupations liées à la pénurie d’eau due à l’augmentation des températures mondiales, nous avons besoin de matériaux innovants, respectueux de l’environnement et durables.
Affirme la bactériologiste Suzie Hingley-Wilson de l’Université de Surrey.
Les revêtements biologiques mécaniquement robustes et prêts à l’emploi, ou « peintures vivantes », peuvent aider à relever ces défis en réduisant la consommation d’eau dans des processus basés sur des bioréacteurs qui consomment généralement beaucoup d’eau ».
Chroococcidiopsis est un genre étrange d’organismes vivants. S’il y a un endroit sur Terre où nous pensons qu’il est impossible de trouver de la vie, il est probable que nous y trouverons une espèce de cette bactérie. Elle utilise un type étrange de photosynthèse qui peut tirer le meilleur parti des conditions de faible luminosité, avec un mécanisme de survie de réserve pour des endroits encore plus sombres. Elle a été trouvée dans les profondeurs des grottes et dans la croûte terrestre sous le fond de l’océan.
Chroococcidiopsis cubana vit parfois dans les déserts, dans des conditions similaires à celles de Mars. Et, comme d’autres cyanobactéries, son métabolisme possède certaines propriétés souhaitables. La bactérie absorbe le CO2, qu’elle fixe pour le transformer, par photosynthèse, en composés organiques, libérant de l’oxygène dans le processus.
Fig 1 Le processus de formation de pellicule de la formulation du biorevêtement, qui se déroule en quatre étapes. (1) Le mélange aqueux de biocoating, contenant du latex et des bactéries, est déposé sur un substrat. (2) L’eau s’évapore et les particules se compactent (idéalement dans une structure cubique centrée sur la face). (3) Les particules se déforment pour remplir l’espace et adoptent une structure dodécaédrique rhomboédrique, ce qui résulte en la clarté optique du revêtement. (4) Les molécules de polymère se diffusent à travers les limites des particules et se coalescent à une température supérieure à la température de transition vitreuse (T g). Le résultat est un film cohésif.
Peinture Green Living : les murs des bâtiments peuvent contribuer à l’effet de serre
Krings et son équipe voulaient développer un biorevêtement qui exploite ces propriétés. Il s’agit de revêtements, comme une peinture, dans lesquels des bactéries vivantes sont incorporées en couches. Ils doivent être durables, sans contenir d’ingrédients pouvant nuire aux bactéries qui les composent.
C’est plus difficile que ça en a l’air : la matrice du biorevêtement doit être poreuse pour permettre l’hydratation et le transport des cellules, mais aussi mécaniquement robuste et solide. L’équipe a développé une méthode de mélange de latex avec des particules de nanoargile qui a atteint ces propriétés, encapsulant en toute sécurité les bactéries.
L’étape suivante était de s’assurer que la peinture fonctionne comme prévu et que les minuscules microbes à l’intérieur restent heureux et minuscules. L’équipe a observé son revêtement pendant 30 jours, effectuant des mesures de la production d’oxygène et de l’absorption de CO2.
Ils ont découvert que la peinture libère de manière cohérente de l’oxygène à un rythme pouvant atteindre 0,4 gramme d’oxygène par gramme de biomasse par jour, et que cela est resté stable tout au long du mois. Cela représente jusqu’à 400 grammes (14 onces) d’oxygène pour chaque kilogramme (35 onces) de peinture. De plus, la peinture absorbe le CO2. Les chercheurs ont appelé leur invention Green Living Paint.
Une équipe d’astronautes vivant sur Mars pendant un an aurait besoin d’environ 500 tonnes d’oxygène, mais chaque petite quantité d’oxygène pouvant être obtenue in situ sur la planète rouge réduirait la quantité d’oxygène que les missions spatiales devraient envoyer là-bas dans un vaisseau spatial.
Les Chroococcidiopsis photosynthétiques ont une capacité extraordinaire à survivre dans des environnements extrêmes, tels que la sécheresse et une exposition élevée aux rayons UV. Cela fait d’eux des candidats potentiels pour la colonisation de Mars.
A déclaré Krings.
La recherche a été publiée dans la revue Microbiology Spectrum.