Bakterie wyprodukują nam elektryczność?

Naukowcy coraz bliżej zrobienia baterii z „elektrycznych” bakterii (wikimedia commons/DR Hanny Elsheika)

Samochody na energię słoneczną, na wodór, tesle… Albo człowiek nauczy się oddychać w smogu i od tego nie umierać (chyba dobił w tej sprawie do muru wyznaczonego przez fizjologię), albo musi zmienić sposoby poruszania się w wielkich aglomeracjach. Naukowcy gwałtownie szukają wyjścia z pata, w którym znaleźliśmy się intelektualnie po wynalazkach Edisona i boomie naftowym. Przestaliśmy szukać istotnych alternatyw, realnych i ekonomicznie wydajnych. Było dość surowców i dało się oddychać. Dziś, gdy sytuacja gwałtownie się zmienia, na tapet wraca stary, ale potencjalnie jary pomysł, aby samochody były na… bakterie.

Chińczycy zainwestują w Polsce. Powstanie fabryka baterii

360 mln juanów, czyli ok. 200 mln zł, zamierza zainwestować w Polsce chińska firma CAPCHEM – podało Polskie Radio. Firma zajmująca się m.in....

zobacz więcej

Amerykańscy uczeni z prestiżowego Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali właśnie nową technologię pozwalającą identyfikować bakterie produkujące elektryczność. Rzecz dzieje się na niewielkim czipie wyposażonym w mikrokanaliki wypełnione cieczą, pozwalającą na mikroprzepływ niewielkich objętości zawiesiny bakterii i „wyczuwanie” wypompowywanych z nich elektronów. To ostatnie jest możliwe dzięki rejestracji ich tzw. polaryzowalności, czyli zdolności do polaryzowania izolatora elektrycznego (powstaje w nim wewnętrzne pole elektryczne, by choć częściowo zrównoważyć pole zewnętrzne pojawiające się dzięki „elektrycznym bakteriom”). Tak to nasi mikroskopijni sprzymierzeńcy w walce o lepsze jutro są wydajnie odsiani do jednego zbiornika, a reszta wrzucona do drugiego.

Rzecz jest niebanalna nie tylko ze względu na rozmiary bakterii i wynikłej z tego wielkości generowanego przez nie pola elektrycznego. Problem też w tym, że bakterie wytwarzające wydajnie elektryczność (dosłownie: pompują bowiem elektrony na zewnątrz swych komórek, a prąd elektryczny to zawsze strumień elektronów) są odnajdywane w środowiskach ekstremalnych. Są bezwzględnymi beztlenowcami, żyją zatem w głębinach kopalnianych, na dnie zbiorników wodnych czy… w ludzkich jelitach. Nie można zatem tak po prostu wziąć mikrorurkę i roztwór soli fizjologicznej z bakteriami czy jakąś pożywkę laboratoryjną. One tego by nie przeżyły. Warto je jednak odsiać od tryliardów innych, gdyż elektryczność produkują, jak na swoje rozmiary, bardzo czysto i wydajnie oraz wcale nie są w naturze takie rzadkie.

Uczeń zabłądził w drodze ze szkoły, bo rozładował mu się telefon

Bez nawigacji ani rusz. Policjanci z Brzeska (woj. małopolskie) pomogli w odnalezieniu nastolatka, który zabłądził w drodze powrotnej ze szkoły....

zobacz więcej

Zewnątrzkomórkowy transport elektronów przez bakterie to zjawisko, jak wspominałam, znane od dawna. Niegdysiejsze metody elektrochemicznego stwierdzania tej aktywności wymagały hodowania w warunkach laboratoryjnych sporych objętości hodowli czystych kultur tych mikroorganizmów i dokonywania pomiarów makroskopowych. Było to trudne (te bakterie nie tolerują łatwo wielkich objętości i nie rosną w standardowych warunkach dostępnych w przeciętnym laboratorium mikrobiologicznym), kosztowne i długotrwałe. Od dekady zatem zespół prof. Buie pracował nad nową metodą, pozwalającą zniwelować te problemy.

Zastosowanie nowej techniki do selekcji całego spektrum bakterii zdolnych wytwarzać elektryczność może w niedalekiej przyszłości mieć szerokie zastosowanie w wytwarzaniu czystej energii, bioremediacji i produkcji biopaliw – twierdzą autorzy. Każde z tych zastosowań jest bardzo dziś na czasie, zwłaszcza zaś bioremediacja. Jest to technologia usuwania ropopochodnych zanieczyszczeń z gleby i wód podziemnych za pomocą mikroorganizmów.

Środowisk wymagających bioremediacji, np. skażonych metalami ciężkimi, wyciekami ropy naftowej, odpadami hutniczymi, nuklearnymi, przemysłowymi i po prostu śmieciami z naszej codziennej konsumpcji, jest bardzo wiele. Gdyby bakterie umiały odżywiać się tymi zanieczyszczeniami i – oddychając w swój przedziwny nawet jak na beztlenowce sposób – dodatkowo produkować spore ilości energii elektrycznej, byłoby fantastycznie. Inżynieria genetyczna bakterii też z pewnością byłaby w tym pomocna.

Eksplodujący e-papieros zabił mężczyznę

Wybuch elektronicznego papierosa spowodował śmierć mieszkańca Florydy – podają służby, które badają okoliczności śmierci 38-latka. Sekcja zwłok...

zobacz więcej

Choć trzeba podkreślić, że samo wytwarzanie elektryczności przez bakterie nie wymaga modyfikacji mikroorganizmów. W swym naturalnym środowisku wszystkie bakterie wytwarzają elektrony (odłączają je z pożywienia, spalając je), które wykorzystują w procesie oddychania. Albo tak jak my, gdy są tlenowcami, albo na rozmaite sposoby beztlenowe, które są metabolizmowi zwierząt czy innych organizmów niebakyteryjnych niedostępne. Chodzi o to, byśmy nauczyli się budować z udziałem bakterii urządzenia proste niczym ogniwo galwaniczne czy jeszcze lepiej – spalinowe. I takie, wcale udane próby, miały już miejsce ponad dwa lata temu na Iowa State University (USA). Ze zwykłej bibuły i roztworu pożywki stworzono, bez żadnych nakładów energetycznych, ogniwko zdolne przez kilka dni dostarczać moc 1,3 mikrowata i prąd o natężeniu 52,25 mikroampera. Pozostaje kwestią, jak je uczynić potężniejszym, a niewiele większym.

Qianru Wang i jego szef Cullen Buie wraz z kolegami z Wydziału Inżynierii Mechanicznej MIT opublikowali założenia swojej innowacyjnej technologii odsiewania jak najwydajniejszych „elektrycznych bakterii” na łamach najnowszego numeru „Science Advances”.

źródło:
Zobacz więcej