Tulevaisuudessa jätevedenpuhdistamot eivät ainoastaan puhdista vettä, vaan niistä voi tulla myös voimalaitoksia, joissa suuret bakteerivijelmät tuottavat ilmastoystävällistä sähköä.
Ranskalaistutkijat ovat nimittäin onnistuneet saamaan E. coli -bakteerit tuottamaan sähköä jätevesialtaassa.
Sähköä tuottavia mikrobeja esiintyy luonnossa, mutta sähköä syntyy vain, kun ne ovat yhdessä tiettyjen yhdisteiden kanssa hyvin erikoisissa ympäristöissä.
Tämä uusi läpimurto on alku sille, että bakteerit voidaan saada tuottamaan ilmastoystävällistä sähköä laajassa mittakaavassa.
Mikrobit syövät metallia ja hengittävät sähköä
Bakteerit tuottavat sähköä EET-prosessissa (extracellular electron transfer), jossa elektronit kulkevat soluseinämän lävitse. Yksi näistä sähköä tuottavista bakteereista on Shewanella oneidensis MR-1.
Bakteerin solut imevät itseensä muun muassa raskasmetallien hiukkasia, joita se käyttää ravinnokseen. Solun aterian jäännöstuotteena syntyy elektroneja, jotka solu luovuttaa, ja tässä prosessissa syntyy sähköä. Bakteerin solut eivät kuitenkaan ole hyviä johtamaan sähköä, joten biokemiallinen prosessi ei ole kovin tehokas.
Uudessa kokeessa tutkijat muokkasivat osia E. coli -bakteerin soluista muistuttamaan Shewanella oneidensis MR-1 -bakteerin soluja. He muun muassa sytyttivät solun tumassa olevan proteiinin, joka liittyy aineiden kuljettamiseen soluun ja sieltä pois.
Ranskalaistutkimuksen mukaan tutkijat pystyivät luomaan täydellisen EET-prosessin E. coli -bakteeriin. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun vastaava on onnistunut.
EET-prosessi muutti kolibakteerin sähköä tuottavaksi organismiksi, joka on sähköntuottajana kolme kertaa niin tehokas kuin muut sähköä tuottavat bakteerit.
Kanta kasvoi eksponentiaalisesti
Uudessa Joule-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkijat kaavailevat, miten kolibakteeri voi muuttaa jätevesien raskametalleja sähköksi.
”E. coli -bakteeri voi kasvaa monenlaisissa paikoissa, minkä ansiosta voimme tuottaa sähköä erilaisissa ympäristöissä, myös jätevedestä”, toteaa professori Ardemis Boghossian.
Toisin kuin muut sähköä tuottavat mikrobit, jotka eivät selviä jätevedessä, muunnetut E.coli -bakteerit menestyivät siinä hyvin ja niiden kanta kasvoi eksponentiaalisesti.
”Sen sijaan, että käyttäisimme energiaa orgaanisen jätteen käsittelyyn, tuotamme sähköä samalla, kun käsittelemme orgaanista jätettä, ja näin lyömme kaksi kärpästä yhdellä iskulla”, Boghossian riemuitsee.
Tutkijat toivovat kuitenkin, että uuden menetelmän mahdollisuudet voisivat olla vieläkin suuremmat.
E. coli -bakteerin perimän ansiosta sitä voidaan muokata ja mukauttaa moniin eri ympäristöihin ja se voi käyttää hyväkseen monenlaisia kemiallisia yhdisteitä, mikä tekee siitä monipuolisen työkalun kestävän teknologian kehittämisessä.