تولید برق توسط باکتری ها

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ زندگی در شرایط سخت به شیوه‌های سازگاری خلاقانه نیاز دارد. برای مثال باکتری‌های خاصی وجود دارند که در محیط‌های بدون اکسیژن زندگی می‌کنند. به این معنی که راهی پیدا کرده‌اند که برای تنفس به اکسیژن نیاز نداشته باشند. این میکروب‌ها را می‌توان در اعماق معادن، دریاچه‌ها و روده انسان شناسایی کرد که به شکل ویژه‌ای دگرگون شده و می‌توانند الکترون تولید کنند. به عبارت دیگر این میکروب‌ها توانایی تولید برق دارند.

دانشمندان و مهندسان موفق به شناسایی راه‌هایی برای مهار کردن توان میکروب‌های بالا شده‌اند تا از آن‌ها در تولید سلول‌های سوختی و پاک‌سازی آب‌های آلوده استفاده کنند. با وجود این به بهره‌مندی از خواص الکترونیکی آن‌ها یک چالش به حساب می‌آید.

مهندسان دانشگاه MIT به تازگی یک روش ریزسیال‍شناسی¹ (microfluidic technique) توسعه داده‌اند که می‌تواند به سرعت نمونه‌های کوچکی را از باکتری‌ها بررسی کرده، خواصی را که به توانایی تولید برق آن‌ها مرتبط است ارزیابی کنند. از این خصیصه با نام «قطبش‌پذیری²» (polarizability) یاد می‌شود و امکان بهره‌مندی از آن برای ارزیابی فعالیت‌های الکتروشیمیایی باکتری‌ها به صورتی ایمن‌تر و کارآمدتر وجود دارد.

کیانرو وانگ (Qianru Wang)، فوق دکترای دانشکده مهندسی مکانیک MIT گفت:

هدف، انتخاب قوی‌ترین کاندید برای انجام وظایفی مطلوب انسان‌ها توسط سلول‌ها است.

باکتری‌هایی که برق تولید می‌کنند، این کار را در داخل سلول‌هایشان انجام می‌دهند. سپس الکترون‌ها از طریق کانال کوچکی که توسط پروتئین سطحی در طول غشا سلولی شکل گرفته‌اند، انتقال می‌یابند. از این پدیده با عنوان انتقال الکترون خارج سلولی (EET) یاد می‌شود.

پژوهشگران در طول 10 سال گذشته تراشه‌های ریزسیال‍شناسی مختلفی را ایجاد کرده‌اند که دارای کانال‌های کوچکی بوده و از میان آن نمونه‌های باکتری در حجم میکرولیتر جریان دارند. در میانه هر یک از کانال‌ها، محدودیتی ایجاد شده است تا ظاهری مشابه با ساعت شنی پیدا کند. زمانی که ولتاژی در حال عبور از کانال است. بخش محدود شده فشاری را به میدان الکتریکی وارد کرده، آن را یک صد برابر قوی‌تر از میدان‌های پیرامون خود می‌کند. در نتیجه این اقدام با توجه به خواص سطح مواد، ذره دفع شده یا در ولتاژی کاملاً متفاوت قرار می‌گیرد.

پژوهشگران با استفاده از خاصیت بالا به سرعت باکتری‌ها را بر اساس ویژگی‌هایی مانند اندازه و خواص دسته‌بندی کردند. آن‌ها به کمک این روش به مقایسه خواص گوناگون باکتری‌ها و فعالیت‌های الکتروشیمیایی آن‌ها پرداختند.

تحقیقات بالا نشان داد می‌توان به منظور تولید نسل جدید باتری‌ها، ابزارهای الکترونیکی، سوخت‌های پاک، بهره‌وری بهتر از انرژی و بسیاری موارد دیگر، از انواع مختلف باکتری‌ها بهره گرفت.

1.  _{ریزسیال‌شناسی با رفتار، کنترل دقیق و نگهداری سیالاتی حاوی سلول کار دارد که به لحاظ هندسی به مقیاس کوچکی، معمولاً زیر میلی‌متر، محدود شده‌اند.}
2. _{قطبیت پذیری، میزان تغییرات توزیع الکترونی مولکول در واکنش به تغییر برهم‌کنش‌های الکترونی حلال یا واکنش‌گر یونی است.}