泥浆动力:细菌如何将废物转化为电能

作者:蒯缌

<p>当你读到“细菌”这个词时,你可能会想到疾病,“益生菌”食品补充剂的广告,也许还有关于刷牙的机会很可能,你可能不会考虑电力事实证明,细菌可以用作电力来源,以及最近的研究已经产生了一些令人惊讶的发现似乎细菌一直相互插入,这一发现可以为生物能源生产带来全新的机会Derek Lovley,马萨诸塞大学阿默斯特分校的杰出教授和负责人Geobacter项目发现,一些细菌通过在土壤中“呼吸”固体铁块的能力自然产生电力我们可以使用称为微生物燃料电池(MFCs)的设备从细菌中获取这种电力.MFC由两个电极 - 一个阳极和一个阴极 - 通过电气连接相连接细菌呼出电子,作为它们的一部分产生新的代谢,到阳极上这些电子可以作为电流被收集然后电子被传递到阴极以完成电路并产生一种电池能够产生电的细菌几乎可以在任何类型的泥浆,污水或废物细菌通常使用这个过程在没有氧气的情况下呼吸将这个自然过程变成功能性的MFC就像用MFC填充泥浆,污水或废物一样简单,等待细菌生长通过直接转移可以产生电的细菌电子到阳极它们不使用任何中间体或穿梭机;实际上,它们伸出并接触阳极要做到这一点,他们必须产生一些独特的结构最值得注意的是,它们产生的细丝可以像金属那样直接转移电子</p><p>以前,科学家认为生物系统不可能像最近对细菌Geobacter sulfurreducens进行的研究表明,这些被称为纳米线的细丝充当细线当数十亿的细菌一起生长时,纳米线连接形成导电生物膜这些可以将电子转移到相当远的距离,打开生产用于生物计算机的有机,自修复电导体的可能性由于功率输出低,目前MFC应用受到限制目前美国海军使用的最实用的MFC重16千克,产生的等效功率为16 D-电池,每年增加这些设备的尺寸问题目前有限从它们产生更多的电力在许多情况下,MFC产生的电力可能不是其最重要的功能由于MFC可以将有机废物转化为电能,它们正在被用于生物修复,其中微生物用于去除污染物存在于地下的细菌可以食用可能存在的有毒化合物但是当没有任何东西可以接受由细菌代谢产生的电子时,它会减缓降解过程将MFC放置在地下会加速多次过程而少量可以产生电力 - 足够,比如,为闪光灯供电 - 没有有毒化学物质的清洁土壤是更有价值的MFC可以反向运行并用于生产有机化合物,而不是消耗它们这个过程称为微生物电合成,不到一年前被发现微生物电合成的一大优势是细菌消耗电力和二氧化碳ide和生产有机化合物作为废物这些有机化合物可以包括丁醇,直接替代汽油或糖类换句话说,细菌可以用来生产生物燃料当太阳能用作电源时,这个过程与光合作用相同但是不需要传统农业的土地和水的使用重要的是,这个过程也不需要将潜在的粮食作物从人们的桌子上转移 - 从纤维素生产生物燃料的挥之不去的问题微生物电合成的另一个优点是丁醇等燃料可以直接用于我们目前的基础设施而无需昂贵的改造乙醇不是这种情况最早的生物能源之一是从有机废物中生产甲烷 在这个过程中,细菌消耗有机化合物并共同产生甲烷这种甲烷可以用于加热,发电和为燃气发动机提供动力已经证明这些细菌可能在制造甲烷的同时将电力相互转移</p><p>了解电力是参与这个过程将允许设计变更和改进,所有这些都可以使甲烷成为未来生物能源的重要来源这是有道理的,....

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