微生物燃料電池將甲烷轉化為電力

據外國媒體報道：天(tian)然(ran)氣(qi)井(jing)口(kou)的(de)甲(jia)烷(wan)泄(xie)漏(lou)可(ke)能(neng)成(cheng)為(wei)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)來(lai)源(yuan)，如(ru)果(guo)將(jiang)這(zhe)些(xie)氣(qi)體(ti)輸(shu)送(song)到(dao)市(shi)場(chang)則(ze)可(ke)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)。現(xian)在(zai)
，一(yi)個(ge)國(guo)際(ji)研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)已(yi)經(jing)完(wan)成(cheng)了(le)第(di)一(yi)步(bu)，他(ta)們(men)的(de)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)微(wei)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)在(zai)礦(kuang)井(jing)附(fu)近(jin)將(jiang)甲(jia)烷(wan)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)力(li)。

賓夕法尼亞州立州立大學生物技術教授兼化學工程教授Thomas K. Woodbiaoshi，muqiangetianranqijingdoutongguoguandaoyunshujiawan，yinweibukebimiandexielou，changchanghuishifangwenshiqiti，danshiruguobutongguoguandaochangjuliyunshu，zekeyijianshaoyibandexielu。jishinianlai，renmenyizhizaichangshizhijiezhuanhuanjiawan，danshihaimeiyourennenggouyongweishengwuranliaodianchilaiwanchengzhegegongzuo。

Wood教(jiao)授(shou)的(de)團(tuan)隊(dui)的(de)目(mu)標(biao)是(shi)使(shi)用(yong)微(wei)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)將(jiang)甲(jia)烷(wan)轉(zhuan)化(hua)為(wei)井(jing)口(kou)附(fu)近(jin)的(de)電(dian)力(li)，消(xiao)除(chu)長(chang)途(tu)運(yun)輸(shu)，這(zhe)個(ge)目(mu)標(biao)距(ju)離(li)完(wan)成(cheng)還(hai)十(shi)分(fen)遙(yao)遠(yuan)，但(dan)是(shi)團(tuan)隊(dui)已(yi)經(jing)創(chuang)造(zao)出(chu)一(yi)種(zhong)能(neng)夠(gou)將(jiang)甲(jia)烷(wan)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)少(shao)量(liang)電(dian)力(li)的(de)細(xi)菌(jun)動(dong)力(li)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)。

微(wei)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)微(wei)生(sheng)物(wu)將(jiang)化(hua)學(xue)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)能(neng)
，它(ta)們(men)可(ke)以(yi)在(zai)大(da)多(duo)數(shu)有(you)機(ji)材(cai)料(liao)上(shang)使(shi)用(yong)，包(bao)括(kuo)廢(fei)水(shui)
，乙(yi)酸(suan)鹽(yan)和(he)釀(niang)造(zao)廢(fei)物(wu)。然(ran)而(er)，微(wei)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)卻(que)不(bu)能(neng)與(yu)甲(jia)烷(wan)反(fan)應(ying)
，因(yin)為(wei)雖(sui)然(ran)有(you)消(xiao)耗(hao)甲(jia)烷(wan)的(de)細(xi)菌(jun)，但(dan)它(ta)們(men)生(sheng)活(huo)在(zai)海(hai)洋(yang)深(shen)處(chu)
，目(mu)前(qian)在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)中(zhong)尚(shang)未(wei)培(pei)養(yang)。

Wood表示
，他們的團隊雖然知道有能夠分解甲烷的細菌存在
，但是無法在培養基上生長，但是團隊在黑海底部找到了一些細菌，並對它們的DNA進行了研究，並將其合成。研究人員實際上創建了一大群發電細菌，它們中的每個細菌都可以完成發電工作。通過包括DNA克隆在內的合成生物學方法，研究人員創造了一種類似於黑海深處的細菌，其優點是這種細菌可以在實驗室裏成功繁殖。

新xin的de細xi菌jun將jiang甲jia烷wan轉zhuan換huan成cheng乙yi酸suan鹽yan並bing產chan生sheng電dian子zi和he能neng量liang，研yan究jiu人ren員yuan還hai在zai細xi菌jun群qun中zhong添tian加jia了le廢fei物wu處chu理li厭yan氧yang消xiao化hua池chi中zhong的de汙wu泥ni，這zhe種zhong汙wu泥ni含han有you產chan生sheng可ke以yi將jiang電dian子zi傳chuan輸shu到dao電dian極ji的de細xi菌jun，但dan這zhe些xie細xi菌jun通tong過guo一yi定ding的de處chu理li之zhi後hou將jiang適shi應ying適shi應ying甲jia烷wan環huan境jing
，並bing在zai燃ran料liao電dian池chi中zhong存cun活huo。

汙泥中的細菌就像穿梭車一樣，一旦電子到達電極，電子流就產生電。為了增加產生的電量，研究人員使用了一種天然存在的細菌屬Geobacter，它消耗了合成細菌產生的乙酸鹽。為了驗證汙泥中腐殖質必要性，研究人員使用僅有合成細菌和Geobacter的de燃ran料liao電dian池chi進jin行xing對dui照zhao，這zhe個ge燃ran料liao電dian池chi沒mei有you產chan生sheng電dian力li。之zhi後hou他ta們men添tian加jia了le腐fu殖zhi酸suan
，這zhe是shi一yi種zhong非fei生sheng物wu的de電dian子zi傳chuan導dao質zhi，這zhe時shi，燃ran料liao電dian池chi開kai始shi工gong作zuo。來lai自zi汙wu泥ni的de細xi菌jun比bi腐fu殖zhi酸suan更geng好hao地di傳chuan輸shu電dian子zi，因yin為wei它ta們men是shi自zi我wo維wei持chi的de。研yan究jiu人ren員yuan已yi經jing就jiu這zhe一yi進jin程cheng提ti交jiao了le臨lin時shi專zhuan利li。

Wood表示
，點和傳導過程使得微生物燃料電池產生了大量的電力
，但是數量上僅是甲醇燃料電池的千分之一。

本研究成果於5月17日發表在Nature Communications上。美國能源部高級研究計劃署的能源部對本研究進行了資助。