Бактерии могут стать будущим источником электричества

В последние годы исследователи пытались улавливать электрический ток, который бактерии генерируют посредством своего собственного метаболизма. Однако до сих пор передача тока от бактерий к принимающему электроду не была эффективной вообще.

Теперь исследователи из таких учреждений, как Университет Лунда, достигли немного более эффективной передачи электрического тока («Следуя природе: биоинспирированная стратегия посредничества для грамположительных бактериальных клеток» ).

Одна из важнейших задач общества — удовлетворить потребность в возобновляемых и устойчивых источниках энергии. Интерес растет вокруг одного потенциального такого источника энергии: бактерий.

«Мы собираем электроны из бактерии и переносим их на электрод. Это позволяет нам получать электрический ток от бактерий в режиме реального времени, пока они едят.

Это исследование является прорывом в нашем понимании внеклеточного переноса электронов у бактерий.»

— объясняет Ло Гортон, профессор химии в университете Лунда в Швеции.

Внеклеточный перенос электронов относится к току, который бактерии могут генерировать вне своей собственной клетки. Сложность при извлечении энергии состоит в том, чтобы создать молекулу, которая может пройти через толстую клеточную стенку бактерии, чтобы извлечь электроны там более эффективно. В текущем исследовании ученые создали искусственную молекулу для этой цели, известную как окислительно-восстановительный полимер. Тип изучаемых бактерий — это обычная кишечная бактерия, присутствующая как у животных, так и у людей, — Enterococcus faecalis.

Результаты исследования ценны не только для их потенциала в отношении будущей бактериальной электрической энергии; они также расширяют наше понимание того, как бактерии общаются с окружающей средой. Сами бактерии, вероятно, используют внеклеточный перенос электронов для связи как с другими бактериями, так и с молекулами.

«Передача электронов может иметь большое значение для того, как бактерии взаимодействуют с различными молекулами и друг с другом в нашей пищеварительной системе, а также для того, как природа функционирует в более широкой перспективе. Сегодня считается, что многие геологические процессы обусловлены бактериями.»

— отметил Ло Гортон.

Понимание того, как бактерии функционируют и общаются, является ценным во многих контекстах. Например, бактерии и другие микроорганизмы могут быть использованы для производства биотоплива, в том, что известно как клетки микробного биотоплива. Особый интерес в энергетическом контексте представляют фотосинтезирующие бактерии. Если они прикреплены к электроду, они могут генерировать электрическую энергию при воздействии света. Это было показано Ло Гортоном и его коллегами в предыдущих исследованиях.

Более глубокие знания о бактериях также важны с точки зрения их потенциального использования для очистки сточных вод, например, для производства молекул, которые трудно синтезировать, или для восстановления диоксида углерода в более пригодную для использования форму.

В заключении отметим, что перспективность данной разработки отметили во многих странах мира. Так, у нас высокую оценку обозначенному достижению дали в одном из старейших профильных ВУЗов планеты — Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ».