Бактерии из стратосферы стали источником электроэнергии
Бактерии, обычно обнаруживаемые на высоте 30 км над Землей, оказались высокоэффективными генераторами электричества.
Bacillus stratosphericus – микроорганизм, часто встречающийся в больших концентрациях в стратосфере, – стал ключевым компонентом новой «супер»-биопленки, созданной учеными из Ньюкаслского университета.
Исследователи выделили 75 различных видов бактерий из эстуария реки Уир (графство Дарем, Великобритания) и протестировали способность каждого вида генерировать электричество с помощью микробного топливного элемента (МТЭ).
Путем отбора лучших видов бактерий и создания своего рода микробной «смеси» им удалось создать искусственную биопленку, которая удвоила выходную электрическую мощность МТЭ с 105 до 200 Вт на кубический метр.
Хотя эта мощность все еще относительно невелика, ее достаточно для работы электрической лампы, что может стать важным источником энергии в регионах мира без электричества.
Среди «супер»-микробов была B. stratosphericus, бактерия, обычно обитающая в атмосфере, но попавшая на Землю в результате атмосферных циклических процессов и выделенная командой из дна реки Уир.
Публикуя результаты в Journal of Environmental Science and Technology Американского химического общества, профессор морской биотехнологии Ньюкаслского университета Грант Бёрджесс заявил, что исследование демонстрирует «потенциальную мощь этого метода».
«Мы намеренно манипулировали микробным составом, чтобы создать биопленку, более эффективно генерирующую электричество», – объясняет он.
«Впервые отдельные микроорганизмы были изучены и отобраны таким способом. Обнаружение B. altitudinis стало сюрпризом, но это демонстрирует потенциал данной методики на будущее – существуют миллиарды микробов, способных генерировать энергию».
Использование микробов для выработки электричества – не новая концепция; оно применяется на очистных сооружениях.
Микробные топливные элементы, работающие по принципу батареи, используют бактерии для прямого преобразования органических соединений в электричество посредством процесса био-каталитического окисления.
Биопленка (или «слизь») покрывает углеродные электроды МТЭ, и в процессе питания бактерии производят электроны, которые поступают в электроды и генерируют электричество.
До сих пор биопленке позволяли расти бесконтрольно, но новое исследование впервые показывает, что, управляя ее составом, можно значительно увеличить выходную мощность топливного элемента.
Помимо B. stratosphericus, в состав смеси вошли другие электрогенерирующие бактерии: Bacillus altitudinis (еще один микроорганизм из верхних слоев атмосферы) и новый представитель типа Bacteroidetes.
Ньюкаслский университет признан мировым лидером в технологии топливных элементов. Команда под руководством профессора Кита Скотта из Школы химической инженерии и перспективных материалов сыграла ключевую роль в разработке новой литий-воздушной батареи два года назад.
Профессор Скотт заявляет, что это новое исследование МТЭ может вывести их разработку на новый уровень.