微生物燃料电池反应式「产生甲烷的微生物是什么」

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就温室气体而言，甲烷是一个安静的恶棍，它可以悄悄地将我们拖入气候危机的更深处。在我们的大气中，它吸收热量的效率至少是二氧化碳的25 倍。

它也没有那么高效——通过燃烧，天然气中不到一半的能量可以转化为电能。

为了从每一股甲烷中挤出更多的电子，荷兰的研究人员探索了一种非常规形式的发电站——你需要显微镜才能看到。

“这可能对能源部门非常有用”， Radboud 大学微生物学家 Cornelia Welte说。

“在目前的沼气装置中，甲烷由微生物产生并随后燃烧，从而驱动涡轮机，从而发电。不到一半的沼气转化为电力，这是可实现的最大容量。我们想评估我们是否使用微生物可以做得更好。”

他们研究的重点是一种古细菌——一种类似细菌的微生物，以其在奇怪和恶劣的条件下生存的非凡才能而闻名，包括能够在缺氧的环境中分解甲烷。

这种被称为厌氧甲烷氧化（ANME）古细菌的特殊类型通过在一系列电化学反应中卸载电子、在细胞外使用某种金属或准金属，甚至将它们捐赠给环境中的其他物种来管理这种代谢技巧。

2006 年首次描述，发现ANME 属Methanoperedens在硝酸盐的帮助下氧化甲烷，使它们在荷兰被肥料浸泡的农业涵洞的潮湿沼泽中在家中生长。

试图在微生物燃料电池中从这个过程中提取电子导致产生了微小的电压，而没有任何明确的确认究竟是哪些过程可能在转换背后。

如果这些古细菌要显示出作为吞噬甲烷的电池的潜力，它们真的需要以一种清晰、明确的方式产生电流。

更难的是， Methanoperedens并不是一种易于培养的微生物。

因此，Welte 和她的同事们收集了他们知道的微生物样本，这些微生物以这种吸食甲烷的古菌为主，并在甲烷是唯一电子供体的缺氧环境中培养它们。

在这个群体附近，他们还在零电压下放置了一个金属阳极，有效地创建了一个电化学电池，准备好产生电流。

“我们制造了一种具有两个端子的电池，其中一个是生物端子，另一个是化学端子，”同样来自拉德布德大学的微生物学家 Heleen Ouboter说。

“我们在其中一个电极上培养细菌，细菌向电极提供甲烷转化产生的电子。”

在分析了甲烷转化为二氧化碳的过程并测量了高达每平方厘米 274 毫安的波动电流后，该团队推断出超过三分之一的电流可以直接归因于甲烷的分解。

就效率而言，甲烷中 31% 的能量已转化为电能，使其在某种程度上与一些发电站相当。

对这一过程进行更多修改可以创造出以沼气为燃料的高效活电池，从每一点气体中产生更多的火花，并减少长距离输送甲烷的需要。这很重要，因为一些甲烷发电厂几乎无法管理约 30% 的效率。

但乐观地说，我们应该想办法让自己摆脱对所有化石燃料的依赖。

然而，除了技术应用之外，更多地了解这种阴险的温室气体在我们的环境中分解的各种方式并不是一件坏事。