Bakterielle batterier

af Nicolaj Stenkjær, maj 2009

 

Batterier behøver ikke nødvendigvis være højteknologiske, eksempelvis kan noget så simpelt som bakterier både producere og lagre strøm.

Forskerne har fundet ud af at generere elektricitet ved at fodre bakterier med sukker og andre kulhydrater. Dette kan på længere sigt muligvis føre til nye strategier for at skabe energi og for at komme af med landbrugs- og industriaffald.

Bakterier er mest kendt for at skabe sygdom, men mange af disse organismer er gavnlige. Uden bakterier kunne vi ikke fordøje maden og affald kunne ikke nedbrydes.

Hver dag smides der tonsvis af fødevarer og landbrugsprodukter ud som affald, men mikrobiolog ved University of Massachusetts Derek Lovley har sammen med sine kolleger udviklet en brændselscelle, der kan omdanne organisk materiale til elektricitet. Strømmen kommer fra en bakterie kaldet rhodoferax, der lever af sukker.

På det nuværende stadie producerer brændselscellen kun tilstrækkelig energi til at drive en lommeregner, men det har et enormt potentiale, fordi bakterier findes overalt og fordi man kan udnytte materiale som ellers ville gå til spilde.

Bakterien rhodoferax udtrækker energi fra sukker ved at tage elektroner fra sukkermolekyler lige som mennesket gør det. Men årsagen til at bakterier kan oplade batterier og mennesket ikke kan er, at bakterier i modsætning til mennesket kan overføre elektroner til metal kaldet jernoxid som findes i dyb jord.

Der er tidligere blevet eksperimenteret med bakterielle batterier, men det nye ved Lovleys forsøg er systemets effektivitet. Bakterierne omdanner 80-85 % af elektronerne i sukkeret til elektricitet, hvor tidligere forsøg har vist langt lavere effektivitetsgrader.

Teoretisk kan rhodoferax bakterierne skabe energi nok ud fra en kop sukker til energi til en 60-watts pære i 17 timer.

Den største hindring for bakterielle batterier er deres hastighed, selve elektronernes overførsel er meget effektiv, men stadig meget langsom. Lovley og hans kolleger mener, at de kan forbedre hastigheden ved hjælp af flere ledende elektroder med et større areal, der kan rumme flere bakterier på samme tid. Han mener også, det kan være muligt at flytte elektroner hurtigere ved hjælp af gensplejsning.

På det nuværende stadie kan man genere elektricitet nok til at drive lysene på et juletræ eller tilsvarende, men ikke meget mere. Men perspektivet er at man kan omdanne affaldsmaterialer til energi og dermed både fjerne affald og skabe energi. Lovley er meget optimistisk: "Mikroorganismer er meget kloge og smidige. Uanset hvad type brændsel det er, er der sikkert en mikrobe derude et sted, der vil spise det."

Bakterielle batterier i Danmark
Bakterielle batterier er et emne, der forskes intenst i, i Danmark er forskeren Ph.d. Bo Thamdrup fra Biologisk Institut på Syddansk Universitet (SDU) den førende kapacitet inden for emnet.

For at producere elektricitet med bakterier sætter han en elektrode ned i bunden af noget mudder og forbinder den med en elektrode i vandet over mudderet. Dermed laver bakterierne strøm, som løber mellem de to elektroder.

Han fremhæver at bakterielle batterier ikke lige kan kommes i lommeregneren, men at eksempelvis mudderbakterier kan anvendes på steder som er mørke og uden solenergi, for eksempel på havbunden og på lidt længere sigt måske i udviklingslande.

En mere kuriøs metode til at udnytte bakteriernes energi på står to engelske forskere for. De har konstrueret en kiste som udnytter de bakterier, som nedbryder vores kroppe, når vi er døde. Bakterierne danner strøm nok til at få inskriptionerne på gravstenen til at lyse, men kun så længe kroppen nedbrydes.

Links
Genome News Network

Indian Journal of Microbiology