Bionická baterie napodobuje mikrobiální ekosystém oceánu

Badatelé Mikrobiologického institutu Čínské akademie věd vyvinuli pozoruhodnou bionickou baterii, která představuje miniaturizovaný oceán. Jde o bio-solární článek, který vyrábí ze světelného záření elektřinu. Napodobuje základní ekologickou strukturu mořských mikrobiálních ekosystémů.

Z velkého odstupu mohou být mořské mikrobiální ekosystémy se schopností přeměny slunečního záření na elektrickou energii považovány za obrovskou „oceánskou“ baterii, poháněnou slunečním zářením.

Zároveň ale platí, že oceán je ohromně veliký a jednotlivé typy mikrobů v něm mohou být rozmístěné na velké vzdálenosti, v prostoru v čase. Přenos elektronů v takovém gigantickém systému je velmi pomalý a účinnost přeměny slunečního záření na elektřinu je tudíž velmi malá. Čínský tým navrhuje miniaturizovat zjednodušený mikrobiální ekosystém oceánu do podoby baterie, což podstatně zvyšuje účinnost zmíněného procesu.

Aby toho badatelé dosáhli, použili základní strukturu mořského mikrobiálního ekosystému. Vytvořili syntetické mikrobiální společenstvo, které tvoří primární producent, tedy sinice, primární rozkladač (Escherichia coli) a konzumenti (Shewanella oneidensis a Geobacter sulfurreducens), kteří zařídí finální konverzi energie na bioelektřinu.

V tomto syntetickém mikrobiálním společenstvu fungují geneticky vylepšené sinice, které díky slunečnímu záření syntetizují sacharózu z oxidu uhličitého, ve které tím ukládají získanou energii. Geneticky vylepšené bakterie E. coli rozkládají sacharózu na laktát, na který se pak vrhnou „elektrické“ bakterie Shewanella oneidensis a Geobacter sulfurreducens. Oxidují laktát na oxid uhličitý prostřednictvím několika navazujících oxidací, při nichž dochází k přenosu elektronů na elektrody umístěné mimo jejich buňky. Tím vzniká výsledný elektrický proud.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka, Ph.D.

Zdroj obrázku: Zhu et al. (2022), Nature Communications.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Více informací najdete zde: