• Imprimeix

Microorganismes per convertir el metà directament en electricitat

Investigadors de la Universitat Estatal de Pennsilvània han creat una pila o cèl·lula de combustible microbiana que pot convertir el metà directament en electricitat, evitant així la necessitat de transport cap a plantes industrials. Aquesta pila podria ajudar a resoldre el problema de les fuites produïdes a les canonades d’aquest gas amb efecte d’hivernacle quan és transportat des dels brolladors de gas.

28/02/2018 11:02
R135_CIENCIA_microbes_methane into electricity

Geobacter

Els investigadors han descobert la manera d’utilitzar cèl·lules de combustible microbianes alimentades per bacteris que poden convertir el metà en petites quantitats d’electricitat. Aquestes piles utilitzen diversos microorganismes per convertir l’energia química del metà en energia elèctrica. Les piles poden funcionar amb la majoria de matèries orgàniques, incloses les aigües residuals, l’acetat i els residus de cervesa, però la utilització del gas metà amb aquesta finalitat no havia estat gaire exitosa.

Fer cèl·lules d’aquest tipus que funcionin amb metà planteja un problema a l’hora de trobar el tipus de bacteris que puguin consumir aquest gas. Aquests microorganismes viuen al fons de l’oceà i actualment no són cultivables al laboratori. Els investigadors van analitzar l’ADN d’aquests microorganismes aquàtics i van ser capaços de sintetitzar en el laboratorir bacteris del fons del mar Negre modificats  amb aproximacions biològiques sintètiques, inclosa la manipulació d’ADN. Aquests nous bacteris eren capaços de créixer en metà i produir acetat, electrons i un enzim energètic que capta aquests electrons.

Quan els electrons arriben a un elèctrode, el flux d'electrons produeix electricitat. Per augmentar la quantitat d'electricitat produïda, els investigadors van afegir als bacteris obtinguts al laboratori un gènere bacterià natural, el Geobacter, que per produir electrons consumeix l'acetat creat per els bacteris sintètics a partir del metà.

A més, els investigadors també van afegir a la barreja de bacteris en els fangs procedents d’un digestor anaeròbic on es produeix l’últim pas en el tractament de residus. Aquest fang conté bacteris que produeixen compostos que poden transportar electrons a un elèctrode, però aquests bacteris havien d’estar aclimatats al metà per sobreviure a la cèl·lula de combustible.

En primer lloc, els investigadors van fer funcionar la pila de combustible només amb els bacteris sintètics i el Geobacter. La pila de combustible no va produir electricitat. Llavors van agregar àcids húmics, coneguts pel seu efecte com a un transportador d’electrons, i les piles de combustible van funcionar. Els bacteris del fang són millors transoortadors que els àcids húmics. Per tant, la pila microbiana de combustible creada està formada per bacteris sintètics que consumeixen metà i produeixen compostos orgànics intermedis oxidats, com ara l’acetat, i  que generen electrons; per soques de Geobacter que consumeixen aquest acetat, produeixen més electrons i els transfereixen; i per fangs amb microorganismes adaptats al metà, que actuen com a transportadors d’electrons, com ho farien els àcids húmics.

Tot i que aquest procés produeix molta electricitat per a una pila de combustible microbiana, aquesta quantitat, en aquests moments, és 1.000 vegades menor que l’electricitat produïda per una pila de combustible de metanol. En qualsevol cas, els resultats d’aquest estudi son prometedors.

 

M.J. McAnulty et al., Electricity from methane by reversing methanogenesis,
Nature Communications, 8 (2017). DOI: 10.1038/ncomms15419.