Наука
Бактерии, които продуцират чиста електроенергия

Бактерии, които продуцират чиста електроенергия

Какво представлява храненето? Набавяне на нужните вещества за поддържане на метаболитна активност, изграждане и обновяване на клетките. За осъществяването на всичко това от храната се набавят източници на въглерод (като въглехидрати и мазнини), азот (протеини и неорганични съединения) и други елементи. Но има нужда и от енергия, която някои организми си набавят от фотони (фотосинтеза), други чрез химични реакции (хетеротрофен метаболизъм), а трети чрез по-екзотични методи. Наскоро бяха открити бактерии, които могат да консумират енергия в чист вид – електричество и такива, които могат да я продуцират и предават.

Въпросните бактерии се намират в кални местообитания на не малка дълбочина (все пак почвата е първоизточник на микроорганизмите). Когато  консумират органична материя в безкислородни условия, те продуцират въглероден диоксид, протони и електрони. Чрез електрохимично активни протеини, които са инкрустирани в клетъчната мембрана, някои бактерии могат директно да пренесат електроните в електропроводими материали, при което се продуцира електричество, което може да бъде използвано. Този процес се нарича микробна електрогенеза и може да е в основата на нов зелен метод за добив на енергия. Самият процес не трябва да ни изненадва, защото и ние хората постоянно управляваме приток от електрони. Когато консумираме въглехидрат (и не само), от него се отделят множество електрони, които чрез дихателни вериги се „закачат“ към вдишания кислород. Кислородът е техен краен акцептор. Затова ние продуцираме въглероден диоксид, а не насищаме околната среда с електричество (електрони).

Електрогенните бактерии се намират в множество анаеробни среди, включително речни седименти, езера и морета. Най-добре са охарактеризирани са родовете Geobacter и Shewanella. Представителите на този род се прикрепят към железни и минерални частици в седиментите.

Бактериален екстрацелуларен електронен трансфер може да бъде използван за конвертиране на химична енергия в електрическа чрез специални горивни клетки. Такъв вариант е микробната горивна клетка (MFC), в която бактериите продуцират електроенергия чрез окисляване на органична материя – например отпадни води. Клетката се състои от два сектора – катоден и аноден, които са разделени от мембрана, която е селективна за положително заредени йони. При анода „горивото“ се окислява от микроорганизмите, които генерират електрони и протони. Електроните се пренасят в катодния сектор чрез външна преносна верига, а протоните преминават свободно през мембраната.

Горивните клетки могат да бъдат поставени в естествени местообитания, където почвата и растенията ще предоставят естествен субстрат за генериране на чиста енергия, а процесът ще е почти непрекъснат.

Перспективите за пречистване на водоизточници са също големи. Към момента отпадни води се третират чрез аеробни микроорганизми, които генерират огромно количество биомаса и се нуждаят от не малко количество кислород. Това е проблем. В сравнение повечето анаеробни бактерии генерират малко биомаса (което е плюс), но отделят метан – парников газ. Новооткритите електробактерии обаче са идеални кандидати за екологично пречистване на води – генерират малко количество маса и чиста електроенергия.

Интересна е и възможността за създаване на биомашини, които да извършват определено, желано от нас действие, а енергията за него да се самопроизвежда от наличния органичен субстрат.

Тези бактерии могат и да ни помогнат да установим какъв е минимумът енергия, който е нужен за поддържане на живот.

Това направление е ново, бурно развиващо се и обещава да промени начина, по който произвеждаме енергия.

Хареса ли ти тази статия? Може да подкрепиш biologist чрез Patreon!
Share this Story

Подобни публикации

Ако харесвате дейността на 6nine, може да помогнете със скромно дарение за обезпечаване на някои нужди. Благодаря!

Choose currency

Enter amount

Харесайте ни във facebook

За biologist

I fucking love science! Здравейте! Казвам се Й. Стефанов и съм микробиолог (бъдещ доктор), science enthusiast, по дефиниция на БГ законодателството се водя "млад учен", просто любопитен. Геймър, меломан, киноман. MARVEL FAN! Млад съм, което явно за много хора е проблем. За други щеше да е проблем, ако бях брадат старец :D Няма угодия. Ако някой иска да се свърже с мен, може да ми пише на посочения имейл, да ми прати съобщение в страницата "Наука и критично мислене" (която е моя) или просто да ми пише на личния профил: https://www.facebook.com/munroe90

Статии в снимки

Може да подкрепите дейността на този блог.

Подкрепете Science blog чрез Patreon!