В анаэробных условиях (то есть в бескислородной среде) некоторые бактерии способны производить электричество. Такое их свойство можно использовать в микробных топливных элементах, которые пригодятся, например, в системах очистки воды. Слабое место здесь – низкая удельная энергомощность микроорганизмов. Нетрадиционный подход к решению проблемы предложили ученые из Сингапура и Китая. Как сообщает sciencedaily.com, они спрятали живую электроактивную бактерию в проводящий полимер и получили высокопроизводительный анод.
Истоки таких технологий лежат в XX веке, когда ученые соединили клетки бактерии с электродами. Принцип эксперимента заключался в следующем: в условиях отсутствия кислорода метаболизм бактерии меняется с производства углекислого газа и воды на выделение протонов и электронов. Эти электроны можно использовать для получения тока в электрохимической клетке.
Микробные топливные элементы сейчас внимательно изучаются для развития устойчивой энергетики и особенно для водоочистки. Однако большая часть электрохимического потенциала бактерий теряется в процессе транспортировки тока из-за того, что сами они не передают произведенные электроны. Для того чтобы повысить эффективность системы, Цичунь Чжан из Сингапурского технологического университета Наньян и его коллеги и предложили «упаковать» бактерию в оболочку из проводящего полимера. Самое трудное здесь – добиться того, чтобы бактерия в такой «таре» оставалась живой.
Ученые решили использовать полипиррол, который отвечает поставленным задачам. Ионы железа выступили «катализаторами окисления». Объектом эксперимента стала протеобактерия Shewanella oneidensis, известная устойчивостью к металлу и способностью пребывать как в кислородной, так и в анаэробной среде. Выжившая и сохранившая активность «упакованная» бактерия была проверена на свои способности генератора. В сравнении с немодифицированными клетками она показала повышенную проводимость, рост выработки электричества и большую удельную энергомощность анода в топливном элементе. Когда же бактерию кормили лактатом (то есть молочной кислотой), ученые наблюдали выраженный ток. Авторы исследования уверены, что «упаковка» живой бактерии в пластик откроет новое измерение в разработке микробных топливных элементов.
