Биоинженерная кишечная палочка генерирует электричество из сточных вод

Прочитано: 64 раз(а)


Совершив прорыв в области биоэлектроники, исследователи из EPFL увеличили способность бактерий E. coli вырабатывать электричество. Инновационный подход предлагает устойчивое решение для переработки органических отходов, превосходя при этом предыдущие современные технологии, открывая новые горизонты для универсального производства микробной электроэнергии.

«Мы создали бактерию E. coli , наиболее широко изученный микроб, для выработки электричества », — говорит профессор Ардемис Богосян из EPFL. «Хотя существуют экзотические микробы, которые естественным образом производят электричество, они могут делать это только в присутствии определенных химических веществ. Кишечная палочка может расти в широком диапазоне источников, что позволило нам производить электричество в широком диапазоне сред, в том числе из сточные воды».

В статье, опубликованной в журнале Joule , команда Богосяна сообщает о новаторском достижении в области биоэлектроники, расширяющем возможности обычных бактерий E. coli по выработке электричества. В работе изложен новый подход, который может произвести революцию как в управлении отходами, так и в производстве энергии.

Бактерии E. coli, основной продукт биологических исследований, были использованы для выработки электричества посредством процесса, известного как внеклеточный перенос электронов (EET). Исследователи из EPFL создали бактерии E. coli, обладающие улучшенным EET, сделав их высокоэффективными «электрическими микробами». В отличие от предыдущих методов, которые требовали специальных химикатов для производства электроэнергии , биоинженерная кишечная палочка может производить электричество, метаболизируя различные органические субстраты.

Одним из ключевых нововведений исследования является создание полного пути EET внутри E. coli, чего раньше не было. Объединив компоненты Shewanella oneidensis MR-1, бактерии, известной способностью генерировать электричество, исследователи успешно создали оптимизированный путь, охватывающий внутреннюю и внешнюю мембраны клетки. Этот новый путь превзошел предыдущие частичные подходы и привел к трехкратному увеличению выработки электрического тока по сравнению с традиционными стратегиями.

Сточные воды как игровая площадка

Важно отметить, что сконструированная кишечная палочка продемонстрировала замечательные характеристики в различных средах, включая сточные воды, собранные на пивоварне. В то время как экзотические электрические микробы терпели неудачу, модифицированная кишечная палочка процветала, демонстрируя свой потенциал для крупномасштабной переработки отходов и производства энергии.

«Вместо того, чтобы вкладывать энергию в систему для переработки органических отходов, мы производим электричество и одновременно перерабатываем органические отходы , убивая двух зайцев одним выстрелом», — говорит Богоссян. «Мы даже протестировали нашу технологию непосредственно на сточных водах, которые мы собрали на местной пивоварне Les Brasseurs в Лозанне. Экзотические электрические микробы даже не смогли выжить, тогда как наши биоинженерные электрические бактерии смогли процветать в геометрической прогрессии, питаясь этими отходами.»

Значение исследования выходит за рамки переработки отходов . Будучи способной генерировать электричество из широкого спектра источников, модифицированная кишечная палочка может быть использована в микробных топливных элементах, электросинтезе и биосенсорстве – и это лишь некоторые из них. Кроме того, генетическая гибкость бактерии означает, что ее можно адаптировать к конкретной среде и сырью, что делает ее универсальным инструментом для устойчивого развития технологий.

«Наша работа весьма своевременна, поскольку сконструированные биоэлектрические микробы раздвигают границы во все большем количестве реальных приложений», — говорит Мухиб, ведущий автор рукописи. «Мы установили новый рекорд по сравнению с предыдущим уровнем техники, который основывался только на частичном пути, и по сравнению с микробом, который использовался в одной из крупнейших работ, недавно опубликованных в этой области. В настоящее время ведутся исследования в этой области, и мы воодушевлены будущим биоэлектрических бактерий и не можем дождаться, когда мы и другие выдвинем эту технологию на новый уровень».

Биоинженерная кишечная палочка генерирует электричество из сточных вод



Новости партнеров