Te mikroby oddychają metanem i przekształcają go w energię elektryczną w dziwnej, żywej baterii

Jeśli chodzi o gazy cieplarniane, metan jest cichym złoczyńcą, który może potajemnie wciągnąć nas głębiej w kryzys klimatyczny. Przynajmniej w naszej atmosferze 25 razy skuteczniejszy w wychwytywaniu ciepła z dwutlenku węgla.

Nie jest też tak wydajny – poprzez spalanie mniej niż połowa energii zawartej w gazie ziemnym może zostać zamieniona na energię elektryczną.

Aby wycisnąć więcej elektronów z każdego zaciągnięcia metanu, holenderscy naukowcy odkryli niekonwencjonalny kształt elektrowni — taki, który trzeba zobaczyć pod mikroskopem.

„Może to być bardzo korzystne dla sektora energetycznego” Mówi Mikrobiolog z Uniwersytetu Radboud Cornelia Welty.

„W obecnych instalacjach biogazowych metan jest wytwarzany przez mikroorganizmy, a następnie spalany, co napędza turbiny, a tym samym wytwarza moc. Mniej niż połowa biogazu jest przetwarzana na energię, a to jest maksymalna moc, jaką można osiągnąć. Chcemy ocenić, czy możemy Chcemy robić lepiej, używając mikroorganizmów”.

Ich badania skupiają się na typie pradawnych bakterii – drobnoustrojach podobnych do bakterii, znanych ze swoich niezwykłych zdolności do przetrwania w dziwnych i trudnych warunkach, w tym zdolności do rozkładania metanu w środowiskach pozbawionych tlenu.

Ten konkretny gatunek jest znany jako beztlenowy metanotroficzny (ANME) Archaiczny, zarządzaj tą metaboliczną sztuczką, rozładowując elektrony w serii reakcji elektrochemicznych, używając pewnego rodzaju metalu lub metalu na zewnątrz komórek, a nawet przekazując je innym gatunkom w ich środowisku.

Po raz pierwszy został opisany w 2006 rokuz rodzaju ANME metanopirydyny Utlenianie metanu jest wykrywane z niewielką pomocą azotanów, dzięki czemu jest jak w domu na mokrych bagnach przesiąkniętych nawozami kanałów rolniczych w Holandii.

Próby wycofania elektronów z tego procesu w drobnoustrojowych ogniwach paliwowych przyniosły niewielki wysiłek, bez wyraźnego potwierdzenia, jakie dokładnie procesy mogą kryć się za konwersją.

Jeśli te archeony mają być obiecujące jako ogniwa energetyczne pochłaniające metan, naprawdę musiałyby wytwarzać prąd w jednoznaczny sposób.

Żeby było trudniej, metanopirydyny Niełatwo hodowany drobnoustrój.

Tak więc Welte i jej koledzy badacze zebrali próbkę mikrobów, o których wiedzieli, że są zdominowane przez te archeony wypełnione metanem, i hodowali je w środowisku ubogim w tlen, gdzie metan był jedynym dawcą elektronów.

W pobliżu tej kolonii umieścili również metalową anodę dostrojoną do napięcia zerowego, skutecznie konfigurując ogniwo elektrochemiczne skonfigurowane do generowania prądu.

„Produkujemy rodzaj baterii z dwoma końcami, z których jeden jest biologiczny, a drugi chemiczny” Mówi Mikrobiolog Helen Opoter, również z Radboud University.

„Hodowlamy bakterie na jednej z elektrod, którym bakterie przekazują elektrony z konwersji metanu”.

Po przeanalizowaniu konwersji metanu w dwutlenek węgla i zmierzeniu prądów oscylacyjnych, które wzrosły do ​​274 miliamperów na centymetr kwadratowy, zespół doszedł do wniosku, że nieco ponad jedną trzecią prądu można bezpośrednio przypisać krakingowi metanu.

Pod względem wydajności 31 procent energii zawartej w metanie jest przekształcane w energię elektryczną, co czyni ją nieco porównywalną z niektórymi elektrowniami.

Robienie więcej w tym procesie może stworzyć wysokowydajne baterie biogazowe na żywo, wysysające więcej iskier z każdego kawałka gazu i zmniejszające zapotrzebowanie na dalekobieżne rurociągi metanowe. Jest to ważne, ponieważ Niektóre stacje metanowe Ledwo zarządza wydajnością około 30 procent.

Ale optymistycznie powinniśmy znaleźć sposób na odzwyczajenie się od uzależnienia od wszelkiego rodzaju paliw kopalnych.

Jednak niezależnie od zastosowań technologicznych, poznanie różnych sposobów degradacji tego zjadliwego gazu cieplarnianego w naszym środowisku nie może być niczym złym.

To badanie zostało opublikowane w Granice w mikrobiologii.