Бактерии анаммокс позволяют использовать сточные воды для выработки электричества

Бактерии анаммокс можно заставить вырабатывать электричество из сточных вод, если выращивать их на электродах в отсутствии нитрита. Это результат нового исследования микробиологов из Университета Радбауда, проведенного совместно с коллегами из США и Саудовской Аравии и опубликованного в Nature Communications. Это последний фрагмент головоломки в долгом научном расследовании ведущего исследователя Майка Йеттена.

Бактерии анаммокс известны во всем мире своей способностью превращать аммоний в азот без использования кислорода. Долгое время ученые считали эту реакцию невозможной. Бактерии анаммокс, способные на это, были открыты 25 лет назад и довольно распространены в каналах, океанах и на морском дне.

Сегодня бактерии анаммокс используются по всему миру в системах очистки воды для удаления опасного аммония из сточных вод. Поскольку этот метод требует гораздо меньше кислорода, он очень энергоэффективен и, следовательно, более устойчив, чем стандартные методы очистки воды.

Электричество из сточных вод

Появилось еще одно возможное применение этих бактерий. «Когда одно вещество превращается в другое, бактерии могут высвобождать электроны, которые затем можно использовать для производства электричества. Поэтому наш вопрос был: можем ли мы заставить бактерии анаммокс генерировать электричество из сточных вод?» — говорит Майк Йеттен, профессор экологической микробиологии Университета Радбауда.

Ответ — да. Обычно при разложении аммония высвобождаются электроны, которые затем используются бактериями для расщепления нитрита. Постепенно уменьшая количество нитрита, исследователи заставили бактерии анаммокс избавляться от электронов от аммония другим способом. «Используя специальные металлические электроды, мы смогли улавливать высвобождаемые электроны в мини-реакторе, а затем пропускать их через электрическую проводку. И действительно, в конце концов, счетчик электроэнергии резко подскочил», — говорит Йеттен.

«Хотя бактерии анаммокс способны выполнять эту реакцию, это не их предпочтительная деятельность», — отмечает Йеттен. Преобразование аммония таким способом занимает примерно в пять раз больше времени, чем в обычном сценарии, когда доступен нитрит. «И если нитрит доступен, бактерии гораздо предпочитают использовать его».

Йеттен вместе с Каролин Сломп из Утрехтского университета (UU) и командой исследователей будет использовать грант ERC Synergy для дальнейшего изучения того, могут ли бактерии анаммокс выполнять ту же реакцию в естественных условиях, например, на морском дне. «В этих местах могут быть другие организмы, которые могут выполнять эту реакцию еще лучше», — говорит Йеттен. «Мы также будем изучать, как именно эти реакции могут происходить. Сделав это первоначальное открытие, необходимы дополнительные исследования того, как эта реакция может в конечном итоге быть применена в больших масштабах».