既能分解废弃物又能发电-生物发电时代即将到来

材料牛注：众所周知，工业生产产生了很多难以处理的废弃物，给我们的生存环境造成了很大的影响，现在我们可以利用生物发电的方法来处理这些废弃物，你是否非常期待呢？让我们一探究竟吧。

密歇根州立大学的一项发表在Nature Communications上的最新的研究揭示了杆菌属的细菌如何变成电极薄膜并发电的过程，该过程将被应用到工业领域来实现工业化的生产。

比如厚厚的生物膜，各种各样的微生物明胶发电机以及装有细胞色素，金属基蛋白和菌毛，毛状蛋白细丝这些均是由密歇根州立大学微生物学副教授Gemma Reguera发现。

生物膜就好像一个电网，每一个细胞是一个小的电厂，每个电厂产生的电被运输到细胞色素和菌毛的每一个网络的底层电极上。细胞色素相当于城市供电变压器和塔楼，菌毛相当于那些连接电塔，以及远离电塔的稀疏但强大的电源线。

细胞色素和菌毛一起工作的范围相对较窄，一般来说就是第一个10层细胞或最接近电极的地方。一方面，随着越来越多的细胞在电极上叠加，细胞色素的转化效率随着电子载体的减少而降低，另一方面，菌毛完成工作的效率得到提高，即电子放电速度比正常的快1000倍。

“当电厂发电的时候，菌毛完成所有工作的第10层后，让细胞继续在电极上生长，有时超过200层细胞，”Reguera如是说。“首次研究表明了电子如何穿过这么长距离的生物膜，同时也说明了菌毛才是真正的电源线。”

“一旦菌毛渐渐离开，细胞色素也会失去传递速度，失去了电源线也就意味着生物膜无法继续在电极上生长。”Reguera补充说。

另外，该系统的方法能够用来分析细胞色素的贡献和检测细胞色素与菌毛之间的互动情况，这是该发现的关键所在。研究人员用遗传的方法来消除在生物膜、细胞色素以及导电菌毛键电子的载体，并研究了突变对生物膜的生长和发电能力的影响。它们也能构成突变体，这种突变体能够产生菌毛并使本身的导电性降低。

“我们用突变体使生物膜生长到一定厚度，并使生物膜具有生电能力，”Reguera 这样说道。这个信息给我们我们重建有关细胞色素或菌毛的路径，用于细胞放电并穿过生物膜，然后到达底层的电极。

“我们构建的细胞相当于从10层楼高建到15层甚至20层高，这证明细胞色素的行动和菌毛在底部地板具有协调一致性，并且说明了必须通过电网导线来释放电子，”Reguera这样说道，“那么我们可以建立200层的大楼，这实际上为充分利用生物膜放电带来了很大的发展前景。”

在自然状态下，微生物可以分解废弃物。Reguera所研究的生物电极对废弃物也能够充分利用且不会对环境造成污染。与此同时，该研究正准备大规模的试用，主要用来处理工业生产造成的垃圾。这项研究的下一目标就是拓展潜在的分公司将生物电极推向市场。

原文链接：Patented bioelectrodes have electrifying taste for waste

本文由编辑部丁菲菲提供素材，杨超编译，刘宇龙审核，点我加入材料人编辑部。

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