Καινοτομία στην αποθήκευση ενέργειας με... βακτήρια!

Ερευνητές του Πανεπιστημίου της East Anglia (UEA) έκαναν μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία μπαταριών, που θα επιτρέψει σε μικρόβια να παράξουν καθαρή ηλεκτρική ενέργεια.

Tweet

Το έργο τους δημοσιεύτηκε αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό «Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών» (PNAS), όπου εμφανίζεται ο τρόπος με τον οποίο η επιφάνεια των οργανισμών αυτών μπορούν να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα όταν αγγίζουν μια επιφάνεια ορυκτών.

Όταν βρίσκονται σε άμεση επαφή με ανόργανα υλικά ή μέταλλα, τα βακτήρια μπορούν να είναι «δεμένα» με ηλεκτρόδια, φέρνοντας τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά στην ανάπτυξη μιας μπαταρίας που τροφοδοτείται από ζωντανούς οργανισμούς.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου της East Anglia συνεργάστηκε με ερευνητές από το Pacific Northwest National Laboratory της Ουάσιγκτον, για να δημιουργήσει μια συνθετική μορφή των θαλάσσιων βακτηρίων Shewanella oneidensis. Το πέτυχαν με τη χρήση πρωτεϊνών που χρησιμοποιούνται για μετακίνηση ηλεκτρονίων από το εσωτερικό του σώματος του κυττάρου, σε βράχους. Τοποθέτησαν αυτές τις πρωτεΐνες σε στοιβάδες λιπιδίων των μεμβρανών των πραγματικών βακτηρίων και στη συνέχεια εξέτασαν πόσο καλά μετακινούνται τα ηλεκτρόνια μεταξύ του εσωτερικού του δότη, προς την επιφάνεια του ορυκτού στο οποίο ακουμπά. Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να παρατηρήσουν πώς τα βακτήρια θα μπορούσαν να άγουν απευθείας την ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ του μετάλλου και της επιφάνειας του σώματος. Ο ρυθμός μεταφοράς ηλεκτρονίων ήταν εξαιρετικά γρήγορος.

«Αυτά τα βακτήρια παρουσιάζουν μεγάλες δυνατότητες ως μικροβιακά κύτταρα καυσίμων, όπου η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να παραχθεί από την ανάλυση των εγχώριων γεωργικών προϊόντων ή αποβλήτων», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής, Δρ Tom Clarke από το τμήμα Βιολογικών Επιστημών του UEA. «Μια άλλη δυνατότητα είναι να χρησιμοποιηθούν αυτά τα βακτήρια ως μικρογραφίες εργοστάσια στην επιφάνεια ενός ηλεκτροδίου, όπου οι χημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του κυττάρου με τη χρήση ηλεκτρικού ρεύματος που παρέχεται από το ηλεκτρόδιο μέσω αυτών των πρωτεϊνών».

Τα ευρήματα είναι επίσης σημαντικά για την κατανόηση του τρόπου που άνθρακας κινείται μέσα στην ατμόσφαιρα, τη γη και τους ωκεανούς. Όταν  χρησιμοποιείται οργανική ύλη για διάσπαση του σιδήρου, απελευθερώνει CO2 και νερό. Εάν ο σίδηρος χρησιμοποιηθεί ως πηγή ενέργειας, τα βακτήρια χρησιμοποιούν το CO2 ως τροφή. Διερευνώντας τη μεταφορά ηλεκτρονίων, οι ερευνητές μπορούν να ανακαλύψουν τον τρόπου που τα μικρόβια εμπλέκονται στον κύκλο του άνθρακα.