Бактерии научились получать электроэнергию со дна водоемов

Загрязненные донные отложения рек, озер и прибрежных зон могут стать не только объектом очистки, но и источником электроэнергии. Международная группа ученых подвела итоги разработки технологии донных микробных топливных элементов (СМФК). Этот биоэлектрохимический метод позволяет превращать загрязненный ил на дне водоемов в источник энергии. Анализ показывает, что такие системы уже вышли за рамки лабораторий и способны очищать сточные воды с эффективностью более 97%, а также обеспечивать энергией автономные датчики в течение многих лет. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает .

В основе технологии лежит природный процесс, происходящий на дне рек и морей миллионы лет. В бескислородном слое ила обитают микроорганизмы, разлагающие остатки растений и животных. В ходе этого процесса бактерии выделяют электроны. Обычно эта энергия рассеивается в окружающей среде, но в микробном топливном элементе ее можно собрать и использовать для получения электрического тока. Устройство системы простое: анод помещается непосредственно в ил, где работают бактерии, а катод — в богатую кислородом воду над ним.

Одним из ключевых открытий последних десятилетий стало выявление экзоэлектрогенных бактерий. Микроорганизмы, такие как Геобактер сулфурредукенс и Шеванелла онеиденсис, способны напрямую передавать электроны на электроды. Они образуют своеобразные «биологические нанопровода», позволяющие выводить электрический заряд из клетки. Это дает возможность превращать загрязненные отложения из экологической проблемы в источник энергии.

Помимо производства электроэнергии, системы СМФК демонстрируют высокие результаты в очистке воды от тяжелых металлов и избытка фосфора. Особенно перспективным направлением считается сочетание этих элементов с искусственными болотами. В этом случае корни растений обеспечивают бактерии дополнительным питанием, а микробные сообщества очищают воду, сохраняя здоровье экосистемы. Использование новых материалов для электродов, в частности «биоугля», получаемого из древесных отходов, еще больше повышает эффективность системы.

В настоящее время мощность таких систем в естественных условиях составляет десятки милливатт на квадратный метр, однако в оптимизированных лабораторных установках этот показатель превысил 3 ватта. Это свидетельствует о том, что технология может стать важным инструментом в снижении выбросов КО2 и защите окружающей среды в будущем. Ожидается, что этот метод, сфера практического применения которого расширяется, в ближайшие годы займет свое место в решении глобальных экологических проблем.