Биотопливо

Природа изобрела уникальный способ хранить электричество еще миллиарды лет назад, на заре зарождения земной жизни. Бактерии, которые под воздействием электрического тока способны превращать углекислый газ в метан, помогут в решении проблемы возобновляемых источников энергии. Так считают специалисты Пенсильванского государственного университета.

 

Группа исследователей под руководством профессора Брюса Логана проводила исследование с несколькими видами бактерий, в том числе с Methanobacterium palustre. Выяснилось, что эти бактерии с успехом способны превращать CO2 в метан, который затем можно при необходимости сжигать для производства электроэнергии. Брюс Логан полагает, что технология найдет коммерческое применение уже через несколько лет.

Метаногенные микроорганизмы производят газ метан в болотах и на свалках, но до сих пор считалось, что они преобразуют водород или органические материалы, такие как ацетат, в метан. Однако исследователи выяснили, что если производить водород в микробных электролизных ячейках, то метана производится в разы больше, при этом в качестве побочного продукта выступает электрическое напряжение.

Исследования показали, что в природе метанобактерии могут сохранять электронный заряд, который используют как топливо, обмениваясь им с сородичами. Под воздействием слабого разряда тока бактерии выделяют крошечные пузырьки метана, в которых сохраняется небольшое количество электронов. Логан и его коллеги обнаружили, что, если нанести слой бактерий на катод и подвергнуть их воздействию слабого напряжения, то они покрываются слоем крошечных метановых пузырьков.

Следуя собственному пути эволюционного развития, метанобактерии научились накапливать электричество за счет химических свойств метана. При этом эффективность такого метода хранения равна невероятному показателю в 80 процентов. Ни одно из созданных человеком аккумулирующих устройств не может сравниться с природной приспособляемостью – значительная часть энергии пропадает, расходуясь на преодоление сопротивления, нагрев и побочные электрохимические реакции.

«Мы вступили на путь создания новых методов хранения энергии, где сможем превращать электричество в биотопливо», — комментирует результат исследований сам профессор Брюс Логан. Хотя полученную технологию нельзя причислить к эффективным методам борьбы с парниковым эффектом (метан опасен для земной атмосферы в не меньшей степени, чем углекислый газ), метанобактерии могут сохранять солнечную, ветряную и приливную энергию с гораздо меньшей себестоимостью, чем традиционные батареи.

Метанобактерии являются одним из древнейших видов организмов на Земле и ведут свое происхождение от первых одноклеточных существ. Именно метанобактерии производят характерные для болот испарения с удушливым неприятным запахом метана.

Климат Земли сформировался при непосредственном участии древних метанобактерий. Метан считается одним из главных парниковых газов – из-за своей способности поглощать тепловое излучение и удерживать таким образом тепло в атмосфере. В современной атмосфере его намного меньше, чем, например, углекислого газа или воды, но в древности он мог сыграть решающую роль.

Первые производители метана возникли около трех миллиардов лет назад – то есть на полтора миллиарда лет позже, чем сформировалась планета. Похожие микроорганизмы ученые надеются найти на других телах Солнечной системы – в частности, на спутнике Сатурна Титане, значительная часть атмосферы которого состоит из метана.