Purpurne bakterije proizvode energiju kombinujući otpadne vode i svetlost

Ilustracija (Foto: panyajampatong/shutterstock.com)

Istraživači su otkrili da ova vrsta purpurnih bakterija može razbiti organske spojeve koji se nalaze u kanalizaciji i potencijalno ih pretvoriti u energiju, piše portal m-Kvadrat.

Organski spojevi u otpadnim vodama predmet su studija decenijama. Inženjeri su proveli decenije pokušavajući da shvate kako izvući korisne elemente iz kanalizacije. Međutim, efikasna metoda ekstrakcije još ne postoji, a postrojenja za obradu ih odbacuju kao zagađivače.

Koristeći zanemarivu električnu struju, ove ljubičaste fototrofne bakterije mogu biti ključne za razbijanje otpada. Jedan od najvažnijih problema postojećih uređaja za prečišćavanje otpadnih voda je visoka emisija ugljenika. Ovaj svetlosni proces biorefinacije mogao bi osigurati sredstvo za zelenu energiju iz otpadnih voda, sa nultom emisijom ugljenika.

Odakle dolaze purpurne bakterije?

Kada pomislite na fotosintezu, u glavi vam je zelenilo hlorofila. Međutim, hlorofil nestaje tokom jeseni kako bi iza sebe ostavito žute, narandžaste i crvene boje. Istraživači su istakli kako fotosintetički pigmenti dolaze u gomili različitih boja i organizama. Tamo se pojavljuju fototropne bakterije. Bakterije hvataju energiju u različitim pigmentima. Međutim, metabolizam organizma, a ne boja, privukla je pažnju istraživača. Bakterije su koristile organske molekule i azot umesto CO2 i H20 za fotosintezu.

Ova razlika daje im prednost nad drugim fototrofnim bakterijama i algama. To, takođe, znači da oni mogu proizvesti sve, od hidrogena, do proteina, pa čak i biorazgradivi poliester zbog tog metabolizma, pokazali su istraživači. Purpurne fototrofske bakterije čine idealan alat za obnavljanje resursa od organskog otpada zahvaljujući njihovom raznovrsnom metabolizmu.

Transformacija otpada u biogorivo sa minimalnim CO2 otiskom

Istraživači su objasnili da je jedna od najuzbudljivijih prednosti zbrinjavanja otpadnih voda zapravo u minimalnoj potrošnji energije.

Istraživači manipulišu ovim uslovima kako bi podesili metabolizam purpurnih bakterija u različite primene, u zavisnosti od izvora organskog otpada i zahteva tržišta. Ono što je jedinstveno u vezi s ovim pristupom je korišćenje spoljne električne struje za optimizaciju produktivne proizvodnje purpurnih bakterija.

Celi sistem naziva se bioelektrohemijskim sistemom i koristi metaboličke puteve za povezivanje elektrona. Poboljšavanjem protoka elektrona unutar bakterija, električna struja može uvećati brzinu kojom bakterija sintetiše kanalizaciju. Ovo pokazuje da purpurne bakterije mogu biti korišćene za oporavak vrednog biogoriva od organskih stvari koje se obično nalaze u otpadnim vodama – jabučne kiseline i natrijevog glutamata – s niskim udelom ugljenika.

Jedan od izvornih ciljeva istraživanja bio je povećati proizvodnju biohidrogena dodajući elektrone od katode do purpurnog metabolizma bakterija. Međutim, čini se da PPB bakterije preferiraju korišćenje ovih elektrona za fiksiranje CO2 umesto stvaranja H2, piše portal m-Kvadrat.