Kalbant apie šiltnamio efektą sukeliančias dujas, metanas yra tylus piktadarys, galintis slapta mus įtempti į klimato krizę. Mūsų atmosferoje taip yra bent jau 25 kartus efektyvesnis sulaiko šilumą nei anglies dioksidas.
Jis taip pat nėra toks efektyvus – deginant mažiau nei pusė gamtinėse dujose esančios energijos gali būti paversta elektros energija.
Siekdami išspausti daugiau elektronų iš kiekvieno metano dvelksmo, Nyderlandų mokslininkai ištyrė gana netradicinę elektrinės formą – tokią, kuriai pamatyti prireiks mikroskopo.
„Tai gali būti labai naudinga energetikos sektoriui“, sako Radboudo universiteto mikrobiologė Cornelia Welte.
“Dabartiniuose biodujų įrenginiuose metanas gaminamas mikroorganizmų, o vėliau deginamas, kuris varo turbiną ir taip generuoja energiją. Mažiau nei pusė biodujų paverčiama energija, ir tai yra didžiausias pasiekiamas pajėgumas. Norime įvertinti, ar mes gali geriau panaudoti mikroorganizmus“.
Jų tyrimo tikslas yra archea – į bakterijas panašūs mikrobai, žinomi dėl savo nepaprastų gabumų išgyventi keistomis ir atšiauriomis sąlygomis, įskaitant gebėjimą skaidyti metaną aplinkoje, kurioje trūksta deguonies.
Šis specifinis tipas, žinomas kaip anaerobinis metanotrofinis (ANME) archaea, valdo šį metabolinį triuką, iškraunant elektronus į elektrocheminių reakcijų grandinę, panaudojant tam tikrą metalą ar metaloidą už jų ląstelių ribų arba net paaukodami juos kitoms jų aplinkoje esančioms rūšims.
Pirmą kartą aprašyta 2006 mANME gentis Metanoperedens Buvo nustatyta, kad jie oksiduoja metaną, šiek tiek padedant nitratams, todėl jie tapo namuose Nyderlandų drėgnose pelkėse, permirkusiose žemės ūkio pralaidose.
Bandymai ištraukti elektronus iš šio proceso mikrobų kuro elementuose lėmė mažyčių įtampų susidarymą, be jokio aiškaus patvirtinimo, kurie procesai gali būti už konversijos.
Jei šios archejos kada nors pasirodytų daug žadančios kaip metaną ryjančios energijos ląstelės, jiems tikrai reikės aiškiai ir nedviprasmiškai išlieti srovę.
Kad reikalai būtų sunkesni, Metanoperedens nėra mikrobas, kurį būtų lengva auginti.
Taigi Welte ir jos kolegos tyrėjai surinko mikrobų mėginius, kuriuose, kaip jie žinojo, dominuoja ši metaną slegianti archėja, ir augino juos deguonies stokojančioje aplinkoje, kur vienintelis elektronų donoras buvo metanas.
Netoli šios kolonijos jie taip pat padėjo metalinį anodą, nustatytą nulinei įtampai, efektyviai sukurdami elektrocheminį elementą, paruoštą generuoti srovę.
„Sukuriame savotišką bateriją su dviem gnybtais, kur vienas iš jų yra biologinis, o kitas – cheminis gnybtas. sako mikrobiologė Heleen Oboter, taip pat iš Radboudo universiteto.
“Mes auginame bakterijas ant vieno iš elektrodų, kuriems bakterijos paaukoja elektronus, atsirandančius dėl metano konversijos.”
Išanalizavusi metano pavertimą anglies dioksidu ir išmatavus svyruojančias sroves, kurios siekė net 274 miliamperus kvadratiniame centimetre, komanda padarė išvadą, kad šiek tiek daugiau nei trečdalis srovės gali būti tiesiogiai priskirta metano skilimui.
Kalbant apie efektyvumą, 31 procentas metano energijos virto elektros energija, todėl ją šiek tiek galima palyginti su kai kuriomis elektrinėmis.
Labiau padirbėjus su procesu būtų galima sukurti labai efektyvias gyvas baterijas, veikiančias naudojant biodujas, išgręžiant daugiau kibirkšties iš kiekvienos dujų dalies ir sumažinant metano vamzdynų poreikį dideliais atstumais. Ir tai svarbu, nes kai kurios metano elektrinės vos valdo maždaug 30 procentų efektyvumą.
Tačiau optimistiškai turėtume rasti būdų, kaip atpratinti save nuo priklausomybės nuo bet kokio iškastinio kuro.
Tačiau, nepaisant technologinių pritaikymų, sužinoti daugiau apie įvairius būdus, kaip šios klastingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos suyra mūsų aplinkoje, negali būti blogai.
Šis tyrimas buvo paskelbtas m Mikrobiologijos ribos.