Naukowcy z Biodesign Institute wykorzystują bakterie do otrzymania prądu elektrycznego. Badania, przedstawione w czasopiśmie “Biotechnology and bioengineering“, mogą doprowadzić do komercjalizacji obiecującej technologii mikrobiologicznych ogniw paliwowych (MFC - ang. microbial fuel cell).

W mikrobiologicznym ogniwie paliwowym można wykorzystać każdy rodzaj odpowiednio nawodnionych odpadów organicznych, jak na przykład ścieki albo obornik, więc nie wymagają one, tak jak zwykłe ogniwa, dostarczenia wodoru jako paliwa. W tym wypadku bakterie dostają jedzenie, a zużywając je przekształcają zgromadzoną w nim energię do postaci najbardziej nas interesującej - energii elektrycznej. Bakterie cechuje ogromna różnorodność metaboliczna, zdolne są do zużycia niemal każdego składnika ścieków. Umiejętnie łącząc ich metabolizm z produkcją elektryczności można wyeliminować kilka elementów niezbędnych w tradycyjnym ogniwie.

Zasada działania ogniwa MFC

W każdym ogniwie obecne są dwie elektrody: anoda i katoda, połączone zewnętrznym obwodem i roztworem elektrolitu, który pomaga przewodzić prąd. Różnica napięcia między elektrodami oraz przepływ elektronów przez obwód generują energię elektryczną. W MFC bakterie przekazują wygenerowane podczas oddychania elektrony na anodę, skąd wędrują one przez zewnętrzny obwód generując prąd. W tym wypadku anoda jest dla bakterii tak ważna w oddychaniu, jak dla nas tlen. Bakterie tworzą na niej biofilm, co możliwe jest dzięki matrix bogatej w związki potencjalnie bardzo dobrze przewodzące elektrony - badania wykazały, że, złożona m. in. z zewnątrzkomórkowych białek i cukrów, jest ona przewodnikiem. Ponieważ w MFC powstaje złożony ekosystem bakterii żyjących w wytworzonej przez nie matrix przewodzącej elektrony , biofilm staje się żyjącą elektrodą, nazwaną przez badaczy biofilmową anoda (ang. biofilm anode).

Naukowcy określili trzy zmienne ważne, aby kontrolować mikrobiologiczne ogniwa paliwowe: ilość dostarczonych odpadów, czyli paliwa, ilość zakumulowanej biomasy oraz potencjał elektryczny w biofilmowej anodzie. Sprawdzają oni obecnie, ile energii można wygenerować manipulując poszczególnymi czynnikami oraz starają się zoptymalizować działanie ogniwa i odbiór energii. Projekt jest finansowany m. in. przez NASA.

Marta Warsińska

źródło: ScienceDaily.com

———————————
Oryginalna publikacja: Andrew Kato Marcus, César I. Torres, Bruce E. Rittmann, “Conduction-based modeling of the biofilm anode of a microbial fuel cell”, Biotechnology and Bioengineering, Volume 98, Issue 6, Date: 15 December 2007, Pages: 1171-1182