Energie pe baza de bacterii

Descoperirea prin care o varietate mare de bacterii pot fi fortate sa produca energie electrica, poate sa se dovedeasca a fi vitala pentru dezvoltarea mai multor energii alternative de curent electric.
   Bacteriile care folosesc zaharuri si sistemele de canalizare sunt investigate ca si o sursa de electricitate non-poluanta. Exista o specie de bacterii care produce curent electric in mod natural, iar cercetatorii de la Universitatea din Minessota au reusit sa ii mareasca randamentul de peste trei ori. Bacteria Shewanella are capacitatea de a deplasa electroni dintr-o parte in alta pentru a dizolva minereuri, precum cele de fier, obicei care ii este necesar supravieturii. S-a descoperit ca bacteriile pot depune electroni pe un electrod, producand astfel o diferenta de potential electric, cu care se poate produce curent electric. Acestea se hranesc prin smulgerea electronilor din atomi, aruncandu-le in oxigen sau minereuri. Transferul electronilor creaza un curent si conectand bacteria la un electrod in celula microbiana aceasta va genera electricitate, desi nu este foarte eficienta. Daca bacteriile cresc pe acesti electrozi, ele produc in mod natural substanta de vitamina B-2 (riboflavina), care ajuta la transportarea electronilor. Astfel, pe masura ce riboflavina se acumuleaza, producerea de electricitate creste de 3,7 ori fata de cat ar produce bacteriile in mediul lor natural. Pe scurt, oamenii au reusit sa le domesticeasca pentru a produce in mod controlat curent electric.
   

O specie de bacterie numita Shewanella, care arunca electroni in metal, fusese si inainte fortata sa faca contact cu atomi. Aceasta bacterie are abilitatea de a intinde "bratele" de 10 ori lungimea pe care o are corpul sau, pentru a le ajuta sa proceseze nutrimentele.
    Bacteri Shewanella traieste sub pamant si isi ia energia oxidand molecule organice, uleiuri de exemplu, un proces ce implica "golirea" electronilor de pe moleculele organice si transformandu-le in cristale de oxid de fier din jurul lor. Insa, cristalele nu se dizolva in apa si, prin urmare, nu pot fi absorbite de microbi. Cercetatorii au reusit insa sa insele aceste bacterii pentru a le face sa depuna electroni pe un electrod, producand astfel o diferenta de potential electric intre doi electrozi, cu care se poate produce curent electric.
    Prin urmare, cercetatorii americani au anuntat la Los Angeles ca au reusit sa puna la punct prima celula microbiana de energie asistata electric, prin care se reuseste producerea unei cantitati de patru ori mai mari de hidrogen direct din biomasa decat se germenta in mod clasic prim procesul de fermentare. Aceasta solutie de alimentarear putea fi modificata, urmand sa fie integrata automobilelor cu sisteme de propulsie pe baza de hidrogen, reducand astfel costurile operatiunilor de filtrare a apei. In schimb, bacteriile vor putea fi folosite pentru a produce mici centrale electrice, care ar fi capabile sa alimenteze cu electricitate mici echipamente precum cele de filtrare a apei reziduale sau senzori aflati singuri in ocean.
    Specialistii in conditiile de mediu din cadrul Universitatii Pennsylvania S.U.A. impreuna cu cercetatorii de la Ion Power Inc. au realizat un procedeu care nu necesita oxigen pentru producerea hidrogenului din biomasa. Pana in prezent, hidrogenul rezultat din biomasa era o consecinta a fermentarii pana la o limita, unde bacteriile, in lipsa unui aport de energie, pot transforma carbohidratii numai in cantitati limitate de hidrogen si alte componente care nu contribuie in vreun fel la fermentare, precum acidul acetic sau acidul butiric. Totusi, prin aplicarea unei cantitati foarte mici de curent electric, de respectiv 0,25 volti, practic o mica parte din voltajul necesar operarii unei baterii clasice de 6 volti pentru telefon, se obtine o cantitate mare de dioxid de carbon si hidrogen prin depasirea barierei de fermentare a unei componente inutile pana acum, acidul acetic.
    In momentul in care bacteriile consuma biomasa, se transfera electronii catre un anod. Bacteriile transmit protoni, atomi de hidrogen fara electroni, iar anodul migreaza printr-un cablu catre catod, in partea opusa a celulei de energie, unde prin asistenta electrochimica se combina cu protonii si se produce hidrogenul.
    Acest nou procedeu demonstreaza pentru prima data ca exista un potential real de capturare a hidrogenului pe post de combustibil, hidrogen generat prin utilizarea rezurselor regenerabile, asigurand astfel sisteme nepoluante pentru propulsia automobilelor. Bacteriile produc insa prea putina electricitate pentru a fi folosite la transportul urban sau iluminatul unei cladiri.

Foto: Bacteria Shewanella (cea in albastru) formand nanotuburi.