Bakteryjne ogniwo paliwowe

Wydobywany ze środowiska przyrodniczego metan nie może zostać przerobiony na energię natychmiast po uzyskaniu. Musi zostać przesyłany na duże odległości za pomocą systemu rur w miejsce, w którym przeprowadzenie takiej operacji będzie możliwe. Straty na przesyle gazu wiążą się z dwoma problemami – począwszy od warstwy ekonomicznej, na zwiększaniu emisji tego związku do atmosfery skończywszy. Idealnym rozwiązaniem byłoby stworzenie systemu, który mógłby być łatwo transportowalny i zdolny do bezpośredniej konwersji tego węglowodoru na energię.

Na oryginalny sposób poradzenia sobie z tym zagadnieniem wpadli badacze z amerykańskiego Penn State University. Wiedzieli z badań, że w głębi oceanu mieszkają bakterie zdolne do wytwarzania energetycznego enzymu pod wpływem metanu. Organizmy te zasiedlają jego podwodne składowiska. Problemem z ich komercyjnym wykorzystaniem był fakt, że warunki naturalne panujące na dużych głębokościach były bardzo trudne do odwzorowania w środowisku laboratoryjnym. Zaczęli więc badać ich DNA i “przenieśli” możliwość syntezy tego związku do innych mikroorganizmów, żyjących w bliższym nam otoczeniu.

Fotowoltaika od Columbus Energy

Następnie, przy pomocy zaawansowanych metod inżynierii biologicznej stworzyli całe ugrupowanie bakterii, które dopełniają się wzajemnie wykonywaną pracą. Cały kompleks ma za zadanie wychwytywać znajdujący się w pobliżu metan oraz przekształcać go za pomocą energetycznego enzymu innych mikroorganizmów w związki zdolne do jego bezpośredniego rozłożenia. Następnie ostatni ich rodzaj zajmuje się bezpośrednim przekształceniem go na elektrony, czyli w praktyce niewielkie ilości prądu elektrycznego. Po mozolnym bilansowaniu ilości poszczególnych bakterii, tak by uzyskać ich najlepsze zgranie i największą wydajność produkcji, dodano jeszcze mikroorganizmy wykorzystywane w oczyszczalniach ścieków podczas rozkładu zanieczyszczeń komunalnych. Te okazały się perfekcyjnymi przenośnikami wytworzonych wcześniej elektronów do elektrody, co pozwoliło na przepływ prądu elektrycznego.

W ten sposób powstało unikalne, “bakteryjne” ogniwo paliwowe. Początkowo zespół napotkał duże problemy z jego uruchomieniem, jednak po dodaniu kilku związków chemicznych ogniwo rozpoczęło działanie. Następnie pojawiły się trudności związane z niską efektywnością takiego procesu. Od czasu pierwszych badań została ona podniesiona, ale ciągle jest niższa niż w przypadku standardowych rozwiązań. To ciągle tylko prototyp – czy bakteryjne ogniwo paliwowe czeka świetlana przyszłość?