science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Bacteriën vangen die elektriciteit eten en inademen

In dit soort poelen met heet water leven bacteriën die elektriciteit kunnen eten en inademen. Krediet:WSU

afgelopen augustus, Abdelrhman Mohamed merkte dat hij diep de wildernis van Yellowstone National Park in wandelde.

In tegenstelling tot duizenden toeristen die elk jaar trekken om de iconische geisers en warmwaterbronnen van het park te bewonderen, de WSU-afgestudeerde student reisde met een team van wetenschappers om te jagen op het leven in hen.

Na een inspannende wandeling van zeven mijl door schilderachtige, geïsoleerde paden in het Heart Lake Geyser Basin-gebied, het team vond vier ongerepte poelen met warm water. Ze lieten voorzichtig een paar elektroden in de rand van het water steken, in de hoop onbekende wezens uit hun schuilplaats te lokken - bacteriën die kunnen eten en elektriciteit kunnen ademen.

Na 32 dagen, het team keerde terug naar de warmwaterbronnen om de ondergedompelde elektroden te verzamelen. Werkend onder toezicht van Haluk Beyenal, Paul Hohenschuh Distinguished Professor in de Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering, Mohamed en postdoctoraal onderzoeker Phuc Ha analyseerden de elektroden.

Voila! Ze waren erin geslaagd hun prooi te vangen - warmteminnende bacteriën die elektriciteit 'ademen' door het vaste koolstofoppervlak van de elektroden.

Het WSU-team, in samenwerking met collega's van de Montana State University, publiceerden hun onderzoek met details over de meerdere bacteriële gemeenschappen die ze in de Journal of Power Sources .

"Dit was de eerste keer dat dergelijke bacteriën in situ werden verzameld in een extreme omgeving zoals een alkalische warmwaterbron, " zei Mohammed, eraan toevoegend dat de temperaturen in de bronnen varieerden van ongeveer 110 tot bijna 200 graden Fahrenheit.

Deze kleine wezens zijn niet alleen van academisch belang.

Ze kunnen een sleutel zijn tot het oplossen van enkele van de grootste uitdagingen waarmee de mensheid wordt geconfronteerd:milieuvervuiling en duurzame energie. Dergelijke bacteriën kunnen vervuiling "eten" door giftige verontreinigende stoffen om te zetten in minder schadelijke stoffen en daarbij elektriciteit op te wekken.

"Terwijl deze bacteriën hun elektronen doorgeven aan metalen of andere vaste oppervlakken, ze kunnen een stroom van elektriciteit produceren die kan worden gebruikt voor toepassingen met een laag vermogen, ' zei Beyenal.

De meeste levende organismen, inclusief mensen, gebruiken elektronen, dat zijn minuscule negatief geladen deeltjes, in een complexe keten van chemische reacties om hun lichaam van energie te voorzien. Elk organisme heeft een bron van elektronen nodig en een plek om de elektronen te dumpen om te leven. Terwijl wij mensen onze elektronen halen uit suikers in het voedsel dat we eten en ze doorgeven aan de zuurstof die we door onze longen inademen, verschillende soorten bacteriën dumpen hun elektronen naar metalen of mineralen van buitenaf, met behulp van uitstekende haarachtige draden.

Om bacteriën te verzamelen in zo'n extreme omgeving gedurende 32 dagen, Mohamed vond een goedkope draagbare potentiostaat uit, een elektronisch apparaat dat de elektroden die gedurende lange tijd in de warmwaterbronnen zijn ondergedompeld, kan aansturen.

"De natuurlijke omstandigheden in geothermische kenmerken zoals warmwaterbronnen zijn moeilijk te repliceren in laboratoriumomgevingen, "zei Beyenal. "Dus, we hebben een nieuwe strategie ontwikkeld om warmteminnende bacteriën in hun natuurlijke omgeving te verrijken."