细菌发电虽然是种新奇又有趣的发电方式,但目前来看不管是产电效率还是发电量,效益着实不高,不过近期瑞典科学家已运用人造分子找到突破方法,且更了解细菌发电机制,将对未来的污水净化、微型感测器、生物太阳能板大有裨益。
由于细菌可将有机物质中的生化能量转换成生物能量,目前科学家正如火如荼挖掘细菌发电的潜力,其中细菌电池(微生物燃料电池,MFC)为重要开发方向之一,各国科学家致力把细菌及仿真细菌当作催化剂,善加利用细菌的交互作用将化学能转换成电流。
而科学家多采用胞外产电菌(exoelectrogens)来制造细菌电池,这些细菌能将电子转移到细胞外,让电子穿过细胞膜,最终与外部电极接触为电池供电。若科学家找出细菌发电的个中道理、成功研发细菌电池,将可为再生能源新添强大生力军。
只不过细菌电池研发不易,哪些细菌电活性高、如何培育,以及怎么提高产电效率都是一大问题,目前的细菌电池发电效率也不高,就好比先前宾汉顿大学研发的纸质细菌电池,其最大功率为每平方公分 4μW,电流密度则是每平方公分 26μA,若要达成商业化,双双得再提高 1,000 倍。
因此为了突破细菌电池发电量不高窘境,瑞典隆德大学 Lo Gorton 团队已投入相关研究,该团队指出,捕获能量最大的挑战在于,需要一种特殊的分子来穿过细菌细胞壁,这样才能提高回收电子的效率。
该团队首先研究常见于肠胃的粪肠球菌(Enterococcus faecalis),并已为该细菌打造氧化还原聚合物人造分子。透过该研究,团队发现氧化还原聚合物有机会变成细菌发电的媒介,进而加速电子转移,除此之外,他们发现细菌能以胞外电子转移跟其他细菌与分子“对话”,进一步了解细菌如何与周围环境沟通,只不过该团队尚未确切说明该分子可提升多少产电效率。
了解细菌如何运用胞外电子转移跟其他周围分子沟通相当重要,对人体肠胃是否健康,以及细菌电池、净化污水、减少二氧化碳等发展都相当有帮助,其中该团队也想要研发光合作用细菌(photosynthesising bacteria)电池,让细菌附着在电极上,晒一晒太阳就可以产生电力。
先前加拿大英属哥伦比亚大学也曾运用此概念,研发出大肠杆菌─生物太阳能(Biophotovoltaic,BPV),该团队改良大肠杆菌的基因,让大肠杆菌生产出大量茄红素(lycopene),之后再把混合矿物质的细菌涂在玻璃表面上,最终得以加速生物太阳能进展。
- Bacteria could become a future source of electricity
(首图来源:pixabay)