研究表明，使用“泥菌”屬微生物能顯著提高發(fā)電量，同時(shí)也為人類通過遺傳篩選的辦法挑選產(chǎn)能效率更高的有機(jī)物提供了依據(jù)。此項(xiàng)工程得到了美國海軍研究辦公室與美國能源部的支持，有關(guān)具體情況已經(jīng)發(fā)表在8月份的《生物傳感器與生物電子學(xué)》雜志上，網(wǎng)上可查。
此外，新發(fā)現(xiàn)為提高微生物燃料電池質(zhì)量提供了新方法，同時(shí)也能拓寬人們的思路，利用除污泥外的更多已有資源發(fā)電。此外，研究人員還在實(shí)驗(yàn)中改進(jìn)了微生物的生存環(huán)境，讓其電流傳輸?shù)男矢摺?/div>
洛維利說，據(jù)保守估計(jì)，該細(xì)菌將微生物電池的發(fā)電量增加了8倍；有了這樣的產(chǎn)電效率，我們打破了近幾年來一直困擾人類的關(guān)于微生物燃料電池產(chǎn)電量過小的瓶頸。眼下，研究人員準(zhǔn)備將微生物電池計(jì)劃進(jìn)一步升級，設(shè)計(jì)出能夠利用廢水及可再生生物給料生產(chǎn)電力的微生物燃料電池，用于在處理每戶家庭廢水的同時(shí)發(fā)電（這一點(diǎn)在發(fā)展中國家尤其具吸引力）、為可移動(dòng)的電子產(chǎn)品及交通工具充電、通過生物學(xué)方式治理已受污染的環(huán)境等。
“泥菌”屬微生物的絲狀菌毛極其纖細(xì)，長度為寬度的數(shù)千倍，直徑3至5納米，僅為人類頭發(fā)的1/20000。雖然纖細(xì)，但這些菌毛卻十分結(jié)實(shí)，而且因?yàn)榫哂袑?dǎo)電功能，被人戲稱為“納米電線”。
“泥菌”屬微生物能夠利用有機(jī)廢物及沉淀發(fā)電的秘密就在于這些“納米電線”。研究人員說，“泥菌”屬微生物菌毛似乎在生物被膜的形成過程中起著十分重要的作用，而生物被膜能夠幫助將土壤或沉淀物中的電子傳輸?shù)借F片上。自然界中，細(xì)菌群落可以形成具有粘著力的生物被膜，并附著于某個(gè)擁有食物來源的物體之上，為細(xì)菌生長提供生存環(huán)境。
雖然看似偶然，但“泥菌”屬微生物生物被膜的電子傳導(dǎo)能力其實(shí)是自然選擇的結(jié)果。而自然的這一屬性也讓洛維利想到了利用自然選擇的力量增強(qiáng)該微生物的發(fā)電能力。在實(shí)驗(yàn)中，洛維利在石墨電極上培養(yǎng)“泥菌”屬微生物，為其提供醋酸鹽作為生物給料，讓細(xì)菌群落分泌出活躍的生物黏液以及形成通過“納米電線”導(dǎo)電的生物被膜。在新的實(shí)驗(yàn)中，研究人員在電極上增加了400毫伏的微電流，讓微生物生長更密集、發(fā)電更多。
洛維利發(fā)現(xiàn)，在過去短短的5個(gè)月中，通過提供更具挑戰(zhàn)性帶電的環(huán)境，他收獲到的是加強(qiáng)型的微生物。它們的發(fā)電能力比最初的菌種提高了至少8倍。他對實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示非常滿意，說這是對他付出努力的一個(gè)極快的反饋，并強(qiáng)調(diào)讓他最開心的是通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)了如何掌探微生物的發(fā)電能力。
1987年在美國東部的波拖馬可河的污泥中，洛維利最初發(fā)現(xiàn)厭氧型細(xì)菌“泥菌”，并利用它能利用鐵等金屬呼吸的特性，對其進(jìn)行了土壤凈化實(shí)驗(yàn)。但“泥菌”所具有的潛力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了研究人員的想象。2002年，微生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了它能夠利用土壤中的有機(jī)物、沉淀物及廢水發(fā)電。2005年，微生物學(xué)家最終了解到“泥菌”的這種能力是來源于它具有導(dǎo)電特性的菌毛。上述的一系列發(fā)現(xiàn)讓人類對該微生物做了大量研究、探索怎樣利用微生物的特性發(fā)電、最終導(dǎo)致了微生物發(fā)電電池的誕生。
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