Indfangning af bakterier, der spiser og indånder elektricitet

Sidste august, Abdelrhman Mohamed befandt sig i at vandre dybt ind i Yellowstone National Parks vildmark.

I modsætning til tusindvis af turister, der hvert år vandrer for at beundre parkens ikoniske gejsere og varme kilder, WSU-studerende rejste sammen med et hold videnskabsmænd for at jage efter livet i dem.

Efter en anstrengende gåtur på syv kilometer gennem naturskønne, isolerede stier i Heart Lake Geyser Basin-området, holdet fandt fire uberørte bassiner med varmt vand. De efterlod forsigtigt et par elektroder indsat i kanten af ​​vandet, i håb om at lokke lidt kendte væsner ud af skjul - bakterier, der kan spise og indånde elektricitet.

Efter 32 dage, holdet vendte tilbage til de varme kilder for at indsamle de nedsænkede elektroder. Arbejder under opsyn af Haluk Beyenal, Paul Hohenschuh Distinguished Professor i Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering, Mohamed og postdoc-forsker Phuc Ha analyserede elektroderne.

Voila! Det var lykkedes dem at fange deres bytte – varmeelskende bakterier, der "ånder" elektricitet gennem elektrodernes faste kulstofoverflade.

WSU-teamet, i samarbejde med kolleger fra Montana State University, offentliggjort deres forskning, der beskriver de mange bakterielle samfund, de fandt i Journal of Power Sources .

"Dette var første gang sådanne bakterier blev opsamlet in situ i et ekstremt miljø som en alkalisk varm kilde, " sagde Mohamed, tilføjer, at temperaturerne i kilderne varierede fra omkring 110 til næsten 200 grader Fahrenheit.

Disse små væsner er ikke kun af akademisk interesse.

De kan have en nøgle til at løse nogle af de største udfordringer, som menneskeheden står over for – miljøforurening og bæredygtig energi. Sådanne bakterier kan "spise" forurening ved at omdanne giftige forurenende stoffer til mindre skadelige stoffer og generere elektricitet i processen.

"Når disse bakterier overfører deres elektroner til metaller eller andre faste overflader, de kan producere en strøm af elektricitet, der kan bruges til laveffektapplikationer, " sagde Beyenal.

De fleste levende organismer – inklusive mennesker – bruger elektroner, som er små negativt ladede partikler, i en kompleks kæde af kemiske reaktioner til at drive deres kroppe. Enhver organisme har brug for en kilde til elektroner og et sted at dumpe elektronerne for at leve. Mens vi mennesker får vores elektroner fra sukker i den mad, vi spiser, og sender dem til den ilt, vi indånder gennem vores lunger, flere typer bakterier dumper deres elektroner til eksterne metaller eller mineraler, ved hjælp af udstående hårlignende ledninger.

At indsamle bakterier i et så ekstremt miljø over 32 dage, Mohamed opfandt en billig bærbar potentiostat, en elektronisk enhed, der kunne styre elektroderne nedsænket i de varme kilder i lange perioder.

"De naturlige forhold, der findes i geotermiske elementer såsom varme kilder, er vanskelige at kopiere i laboratoriemiljøer, " sagde Beyenal. "Så, vi udviklede en ny strategi til at berige varmeelskende bakterier i deres naturlige miljø."