眾所周知，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了很多難以處理的廢棄物，給我們的生存環(huán)境造成了很大的影響，現(xiàn)在我們可以利用生物發(fā)電的方法來處理這些廢棄物，你是否非常期待呢？讓我們一探究竟吧。

  密歇根州立大學(xué)的一項發(fā)表在Nature Communications上的最新的研究揭示了桿菌屬的細菌如何變成電極薄膜并發(fā)電的過程，該過程將被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域來實現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)。

  比如厚厚的生物膜，各種各樣的微生物明膠發(fā)電機以及裝有細胞色素，金屬基蛋白和菌毛，毛狀蛋白細絲這些均是由密歇根州立大學(xué)微生物學(xué)副教授Gemma Reguera發(fā)現(xiàn)。

  生物膜就好像一個電網(wǎng)，每一個細胞是一個小的電廠，每個電廠產(chǎn)生的電被運輸?shù)郊毎睾途拿恳粋€網(wǎng)絡(luò)的底層電極上。細胞色素相當(dāng)于城市供電變壓器和塔樓，菌毛相當(dāng)于那些連接電塔，以及遠離電塔的稀疏但強大的電源線。

  細胞色素和菌毛一起工作的范圍相對較窄，一般來說就是第一個10層細胞或最接近電極的地方。一方面，隨著越來越多的細胞在電極上疊加，細胞色素的轉(zhuǎn)化效率隨著電子載體的減少而降低，另一方面，菌毛完成工作的效率得到提高，即電子放電速度比正常的快1000倍。

  “當(dāng)電廠發(fā)電的時候，菌毛完成所有工作的第10層后，讓細胞繼續(xù)在電極上生長，有時超過200層細胞，”Reguera如是說。“首次研究表明了電子如何穿過這么長距離的生物膜，同時也說明了菌毛才是真正的電源線。”

  “一旦菌毛漸漸離開，細胞色素也會失去傳遞速度，失去了電源線也就意味著生物膜無法繼續(xù)在電極上生長。”Reguera補充說。

  另外，該系統(tǒng)的方法能夠用來分析細胞色素的貢獻和檢測細胞色素與菌毛之間的互動情況，這是該發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。研究人員用遺傳的方法來消除在生物膜、細胞色素以及導(dǎo)電菌毛鍵電子的載體，并研究了突變對生物膜的生長和發(fā)電能力的影響。它們也能構(gòu)成突變體，這種突變體能夠產(chǎn)生菌毛并使本身的導(dǎo)電性降低。

  “我們用突變體使生物膜生長到一定厚度，并使生物膜具有生電能力，”Reguera 這樣說道。這個信息給我們我們重建有關(guān)細胞色素或菌毛的路徑，用于細胞放電并穿過生物膜，然后到達底層的電極。

  “我們構(gòu)建的細胞相當(dāng)于從10層樓高建到15層甚至20層高，這證明細胞色素的行動和菌毛在底部地板具有協(xié)調(diào)一致性，并且說明了必須通過電網(wǎng)導(dǎo)線來釋放電子，”Reguera這樣說道，“那么我們可以建立200層的大樓，這實際上為充分利用生物膜放電帶來了很大的發(fā)展前景。”

  在自然狀態(tài)下，微生物可以分解廢棄物。Reguera所研究的生物電極對廢棄物也能夠充分利用且不會對環(huán)境造成污染。與此同時，該研究正準備大規(guī)模的試用，主要用來處理工業(yè)生產(chǎn)造成的垃圾。這項研究的下一目標就是拓展?jié)撛诘姆止緦⑸镫姌O推向市場。