科學家設計大腸桿菌發(fā)電

自1911年以來，英國真菌學家邁克爾·克雷塞·波特（Michael Cressé Potter）注意到啤酒酵母發(fā)電，科學家們一直在努力利用微生物燃料電池.

但是，微小的、嶄露頭角的“生物反應器”的效率已經(jīng)太低而無法實際使用.更重要的是，事實證明，微生物在消化產(chǎn)生電力的基質(zhì)上會出奇地挑剔。

現(xiàn)在，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）的一組研究人員設計了最常見的細菌之一，大腸桿菌，從啤酒廠廢水中發(fā)電 - 它已經(jīng)超過了最新的生物工程菌株。

“雖然有外來微生物自然發(fā)電，但它們只能在特定化學物質(zhì)存在的情況下才能這樣做，”解釋資深作者和化學工程師Ardemis Boghossian，來自EPFL。

"大腸桿菌可以在廣泛的來源上生長，這使我們能夠在各種環(huán)境中發(fā)電，包括廢水。

為了增強大腸桿菌發(fā)電能力，研究人員修改了其基因組，以包括蛋白質(zhì)復合物發(fā)現(xiàn)于希瓦氏菌，最著名的細菌發(fā)電機之一。

奧奈登斯鏈球菌當它還原金屬時會產(chǎn)生電子流，例如，這種電信號已被用于檢測有毒金屬例如原型系統(tǒng)中的砷。

通過整合所有組件S. oneidensis'發(fā)電途徑大腸桿菌該研究的主要作者Mohammed Mouhib及其同事將其電活性提高了兩倍。以前設計的菌株（僅包括部分奧奈登斯鏈球菌途徑）。

然而，這些實驗是在實驗室條件下在單個腔室中進行的。對任何潛在技術(shù)的真正考驗是它是否可以在工業(yè)環(huán)境中工作。

過去的研究已經(jīng)探索使用藻類在啤酒廠廢水處理中。啤酒廠需要在處理之前處理他們用來清洗谷物和沖洗水箱的水，因為它含有糖、淀粉、酒精和酵母的令人陶醉的混合物，如果不處理排放，可能會引發(fā)不受歡迎的微生物水華。

所以團隊測試了他們的大腸桿菌從瑞士洛桑當?shù)仄【茝S收集的廢水樣本上的系統(tǒng)，經(jīng)過修飾的細菌在 50 多個小時內(nèi)愉快地吞噬了這些廢水。

“我們的生物工程電細菌能夠通過以這種廢物為食而呈指數(shù)級繁殖，”說博格西安，而奧奈登斯鏈球菌用作比較器，無法消化混合流出物。

這使得工程大腸桿菌更適合處理工業(yè)廢水，即使其發(fā)電潛力仍然比奧奈登斯鏈球菌,研究人員說.

大腸桿菌對不同化學基質(zhì)的需求也意味著工程細菌可能適應其他廢物流和原料。

無論如何，研究人員都需要測試他們的修改是否經(jīng)過修改大腸桿菌可以處理工業(yè)卷。如果是這樣，它可以帶來一些可觀的能源節(jié)約。

“我們不是將能量投入系統(tǒng)來處理有機廢物，而是在發(fā)電的同時處理有機廢物 - 一石二鳥，”說博格西安。

該研究已發(fā)表在焦耳.

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