Archaea, microbii care respiră metan și îl transformă în energie electrică

• Dacă aceste archaea vor fi văzute ca celule de energie care să consume metan, ar trebui să producă un curent.
• Lângă această colonie, cercetătorii au plasat, de asemenea, un anod metalic setat la tensiune zero, creând efectiv o celulă electrochimică pregătită să genereze un curent.
• „Creăm un fel de baterie cu două terminale, în care unul dintre acestea este un terminal biologic, iar celălalt este un terminal chimic”, spune microbiologul Heleen Ouboter.

În atmosfera noastră, metanul este de cel puțin 25 de ori mai eficient în captarea căldurii decât dioxidul de carbon. De asemenea, nu este atât de eficient – prin ardere, mai puțin de jumătate din energia din gazul natural poate fi transformată în energie electrică. În efortul de a stoarce mai mulți electroni din fiecare suflu de metan, cercetătorii din Olanda au explorat o formă neconvențională de centrală electrică – una pe care ar fi nevoie de un microscop pentru a o vedea.

„Acest lucru ar putea fi foarte util pentru sectorul energetic. În instalațiile actuale de biogaz, metanul este produs de microorganisme și ulterior ars, care acționează o turbină, generând astfel energie. Mai puțin de jumătate din biogaz este transformat în energie, iar aceasta este capacitatea maximă realizabilă. Dorim să evaluăm dacă putem obține rezultate mai bune folosind microorganisme”, spune microbiologul Cornelia Welte de la Universitatea Radboud.

Descris pentru prima dată în 2006, s-a descoperit că genul ANME Methanoperedens oxidează metanul cu puțin ajutor din partea nitraților, ceea ce îl face să se simtă ca acasă în mlaștinile umede din canalele agricole îmbibate cu îngrășăminte din Olanda. Încercările de a extrage electroni din acest proces în pile de combustie microbiene au avut ca rezultat producerea unor tensiuni minuscule, fără o confirmare clară cu privire la procesele exacte care ar putea sta în spatele conversiei.

Punctul central al investigației lor este un tip de archaea – microbi asemănători bacteriilor, cunoscuți pentru modul lor de a supraviețui în condiții ciudate și dure, inclusiv pentru că sunt capabili să descompună metanul în medii lipsite de oxigen.

Acest tip specific, cunoscut sub numele de archaea metanotrofă anaerobă (ANME), reușește acest truc prin descărcarea de electroni într-un lanț de reacții electrochimice, utilizând un fel de metal sau metaloid în afara celulelor lor sau chiar donându-i altor specii din mediul lor.

„Cultivăm bacteriile pe unul dintre electrozi, la care bacteriile donează electronii rezultați din conversia metanului.”

După ce au analizat conversia metanului în dioxid de carbon și au măsurat curenții fluctuanți care au atins vârfuri de 274 de miliamperi pe centimetru pătrat, echipa a dedus că puțin peste o treime din curent poate fi atribuită direct descompunerii metanului. În ceea ce privește eficiența, 31% din energia din metan s-a transformat în energie electrică, ceea ce o face oarecum comparabilă cu unele centrale electrice.

Dacă se va continua să se lucreze la acest proces, s-ar putea crea baterii vii foarte eficiente care să funcționeze pe bază de biogaz, obținând mai multe scântei din fiecare bucată de gaz și reducând necesitatea de a transporta metanul pe distanțe mari. Acest lucru este important deoarece unele centrale electrice pe bază de metan abia reușesc să atingă o eficiență de aproximativ 30%.