Китайские ученые разработали новую систему «зеленой энергетики»

Исследователи из Института микробиологии Китайской академии наук создали новую систему биофотовольтаики (BPV), объединив два вида бактерий. Эта система может стабильно работать более 40 дней, устанавливая новый рекорд долговечности BPV, согласно недавней статье в Nature Communications. Новость о разработке появилась на сайте Китайской академии наук.

Биофотовольтаика (BPV) – это новая технология в «зеленой энергетике», для которой используют биологические фотосинтетические материалы (в основном живые фотосинтетические микроорганизмы) для преобразования солнечной энергии в электричество. BPV более экологичен и потенциально более рентабелен, чем фотоэлектрические системы на основе полупроводников (PV), учитывая токсичность фотоэлектрических материалов.

Тем не менее, удельная мощность современных систем BPV в основном остается низкой: фотосинтетические микроорганизмы обладают слабой способностью переносить электроны вне клеток. Чтобы решить эту проблему, исследователи создали микробное сообщество из двух видов бактерий.

Этот микробный «консорциум» состоит из фотосинтетических цианобактерий и экзоэлектрогенных бактерий Shewanella. Экзоэлектрогенные бактерии – это вид анаэробных микроорганизмов, которые приспособились жить в безвоздушной среде. Когда такая бактерия высвобождает атом кислорода, она получает положительный заряд. В качестве энергоносителя, ответственного за направленный перенос энергии между цианобактериями и Shewanella, исследователи выбрали D-лактат, молочную кислоту.

В новой системе цианобактерии «захватывают» солнечную энергию и фиксируют молекулы углекислого газа для синтеза D-лактата, в то время как Shewanella вырабатывает электричество путем окисления D-лактата, создавая тем самым ограниченный поток электронов от фотонов к D-лактату, а затем к электричеству.

Благодаря генетическим манипуляциям, а также манипуляции с питательной средой и устройством, эти два совершенно разных микроорганизма могут эффективно работать вместе. Эксперименты показали, что новая система BPV может стабильно работать в течение более 40 дней при среднем уровне энергоинтенсивности 135 мВт/м². Это самый продолжительный срок работы и уровень мощности, по сравнению с другими системами BPV.