Топливный элемент на штаммах бактерий: 1 ложка сахара = 80 часов работы

Как сумели доказать студенты из университета Тяньцзиня, микробный топливный элемент, “подкормленный” 1 ложкой сахара при определенных условиях способен генерировать электроэнергию на протяжении 80 часов. И это далеко не предел, уверены авторы метода. Проект команды студентов признан лучшим на престижной Международной выставке достижений генной инженерии IGem, прошедшей в сентябре 2015 года.

Группа из 17-ти китайских студентов университета Тяньцзиня предложила свой вариант микробного топливного элемента (MFC), который, при добавлении ложки сахара развивает на выходе до 520 мВ и обеспечивает процесс генерации в течение 80 часов. Разработка принесла студентам премию за лучший энергетический проект и золотую медаль на престижном сентябрьском конкурсе Генетически Спроектированных Механизмов 2015 (IGem).

Инновационные способы электроэнергии солнца, ветра, воды и прочих возобновляемых источников объединяет один большой недостаток – зависимость объема вырабатываемой энергии от условий окружающей среды, времени года, особенностей климата и др. Поиск источника, который бы освободил процесс сбора и накопления энергии от таких факторов влияния и привел группу молодых исследователей к созданию нового типа микробного топливного элемента.

Исследование возможностей одноштаммовых микробных топливных элементов производить энергию идет уже много лет, но из-за ограниченности потенциала и жестких требований к культивации на пути к созданию эффективного источника электроэнергии возникал целый ряд проблем, связанных, в первую очередь, с использованием одного вида электрогенных микроорганизмов. Студент факультета фармацевтических технологий и руководитель команды Лин Вэй (Ling Wei) сообщил, что основным направлением их исследований стала генетическая модификация штаммов бактерий трех видов — Shewanella, B. Subtilis, E. Coli.

“Это инновационное решение, поскольку до нас никто не пытался воспроизвести реально работающий и эффективный микробный топливный элемент (MFC) из трех видов микробов. Полученные модификации позволяют нам, смешивая различные виды микробов, получать комбинации из двух элементов, необходимых электрогенам MFC для производства электроэнергии”. – пояснил Лин, добавив, что в сравнении с существующими методами получения энергии путем использования энергопотенциала ветра, воды и солнца, их система является значительно более стабильной, независимой от погодных условий и места расположения, допускает, вместе с тем, возможность масштабирования в любых интересующих пределах.

“Альтернативные способы получения энергии, такие как солнечная энергия и энергия ветра имеют низкий коэффициент конверсии, и, возможно, потому мы не способны использовать их на полную силу, достигая эффективности, в среднем, 20 с небольшим процентов. Наш микробный топливный элемент может эффективно производить электричество и конвертировать в электричество неорганические вещества, такие как соль, вместе с простой глюкозой…”, резюмирует Лин.

По мнению инженера-биомеханика Лю Юэ (Liu Yue) команде удастся изготовить топливный элемент значительно меньших размеров, рассчитанный на большое время работы. В перспективе это позволит использовать MFC в качестве эффективной альтернативы популярным сегодня литиевым батареям.