Briny pool bakterier kan rense op og tænde

Varmt og salt spildevand er et biprodukt fra mange industrier, herunder olie- og gasproduktion, skaldyrsforarbejdning og tekstilfarvning. KAUST-forskere undersøger måder at afgifte sådant spildevand på og samtidig generere elektricitet. De bruger bakterier med bemærkelsesværdige egenskaber:evnen til at overføre elektroner uden for deres celler (exoelektrogener) og evnen til at modstå ekstreme temperaturer og saltholdigheder (ekstremofiler).

Forskerne, ledet af Pascal Saikaly, brugt vand opsamlet fra tre dybtvandsbassiner i Det Røde Hav til at fylde prototype mikrobielle elektrolyseceller (MEC'er), også kendt som brændselsceller. "Saltlagebassinerne fra Det Røde Hav er gode steder at finde ekstremofile bakterier, fordi de er blandt verdens mest ekstreme naturlige miljøer, med saltholdighed op til 25% og temperaturer højere end 46°C, " forklarer hovedforfatter og tidligere ph.d.-studerende og postdoc af KAUST, Noura Shehab. "Imidlertid, deres potentiale for elproduktion er ikke tidligere blevet undersøgt."

Typisk, MEC'er har form af glasflasker, som er fyldt med spildevand, og indeholder steril grafit- og rustfri stålelektroder. "Enhver tilstedeværende exoelektrogene bakterier kan oxidere organisk stof i spildevandet, genererer elektroner, der transporteres til den positive elektrode. Når en lille spænding påføres systemet, elektronerne kombineres med protoner i vandet ved den negative elektrode, producerer brintgas, " forklarer medforfatter Krishna Katuri. Således, de renser samtidig vandet og genererer brint, en ren, transportabelt brændstof.

I dette studie, MEC'er med vand fra en brinepool, Valdivia, genereret en stabil elektrisk strøm i næsten to måneder, tåler temperaturer på 70°C og 25% saltholdighed. Genetisk analyse af biofilmen af ​​mikroorganismer, der koloniserede anoden, viste en høj andel af slægten Bacterioides og betydeligt flere af disse bakterier, end der blev fundet i de originale prøver. Denne berigelse af biofilmen af ​​Bacterioides viser, at medlemmer af denne slægt har et stærkt potentiale til at trives under ekstreme forhold, mens der genereres elektrisk strøm.

Nu chefteknolog i industrien, Shehab er stolt af denne første undersøgelse for at udforske Rødehavets saltlagepuljer som en ny kilde til exoelektrogene bakterier. "Vi har ikke kun vist, at exoelektrogener er til stede i disse miljøer, men også at de kan bruges til at køre MEC'er under udfordrende høje temperaturer og høje saltholdighedsforhold, " hun siger.

Forskerne udforsker nu måder at berige MEC'er med andre bakterier kendt som elektrotrofer, som er i stand til at forbruge elektroner, også fra Det Røde Hav. "Disse har potentiale til at omdanne affaldsprodukter, såsom kuldioxid, til værdifulde kemiske produkter, såsom metan og acetat, " forklarer Saikaly.