De kleine wolkenkrabbers van bacteriën zetten licht om in elektriciteit

Een heel speciaal type bacterie is met veel tamtam “opnieuw bevolkt”. Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben voor hem kleine ‘wolkenkrabbers’ ontworpen waarmee hij elektriciteit kan opwekken uit zonlicht en water.

Wetenschappers hebben al 3D-netwerken geprint van “nano-woningen” op hoogte, op bacterieschaal. Deze structuren zijn gemaakt in nanodeeltjes van indiumtinoxide en laten hun bewoners daar snel een kolonie ontwikkelen. Deze “woning” is echter niet gratis! Deze kleine “wolkenkrabbers” zijn eigenlijk elektroden, aangezien onderzoekers speculeren dat de bacteriën die daar leven energie produceren die mensen kunnen gebruiken.

In feite is het een specifiek type bacteriën waarop deze innovatie zich richt: cyanobacteriën of fotosynthetische bacteriën. volgens Definitie van ANSES” Cyanobacteriën zijn micro-organismen die al twee tot drie miljard jaar op aarde bestaan. Ze komen over de hele wereld voor, in planten, in water, maar ook in zand, ze vormen onze planeet. (…) Wanneer de omgevingsomstandigheden – temperatuur, voedingsstoffen – gunstig voor hen zijn, kunnen ze zich aanzienlijk en snel vermenigvuldigen, soms in een paar dagen. “.

Dit is ook wat deze bacteriën, wanneer ze zich veel in het water ontwikkelen, deze groene kleur en deze vieze geuren wat ondergewaardeerd kunnen geven… Je zult begrijpen dat cyanobacteriën maar een schaars goed zijn. Het is deze extensie die verband houdt met een van hun eigenschappen die ze zo interessant maakt voor wetenschappers. In feite hebben ze de bijzonderheid dat ze de fotosynthese en productie op een natuurlijke manier kunnen uitvoeren elektronen als “afval”.

Dus de theorie lijkt vrij eenvoudig: het is voldoende om deze bacteriën te “verbinden” met de elektroden om de natuurlijke energie van fotosynthese terug te winnen. Veel wetenschappers hebben het echter geprobeerd zonder bruikbare resultaten, zoals de onderzoekers uitleggen in verklaring Van de Universiteit van Cambridge: Er is een knelpunt geweest in hoeveel energie je daadwerkelijk uit de fotosynthetische systemen kunt halen, maar niemand heeft ontdekt waar het is. Legt Jenny Zhang van de afdeling Scheikunde Youssef Hamid uit, die het onderzoek leidde. ” De meeste wetenschappers gingen ervan uit dat het aan de biologische kant was, in bacteriën, maar we ontdekten dat de bottleneck eigenlijk vrij groot is aan de hardwarekant. “.

‘Kleine stad’ om bacteriën in de gemeenschap te laten leven

Afhankelijk van hoe de bacteriën zijn geïnstalleerd, lijkt het erop dat we meer of minder elektriciteit kunnen terugwinnen. Er zijn verschillende beperkingen die meespelen, om de geproduceerde energie terug te winnen, moeten de bacteriën op de elektroden worden aangesloten. Aan de andere kant, om veel energie te produceren, moeten ze ergens heel helder zijn, zoals het oppervlak van een meer in de zomer. Deze bacteriën leven ook in een “gemeenschap” en moeten daarom niet veel worden geïsoleerd.

Daarom ontwierp het team van onderzoekers, rekening houdend met al deze parameters, een nanostructuur die bestaat uit elektroden die zeer kleine pilaren vormen die zijn aangepast aan de manier van leven van bacteriën. Hiervoor ontwikkelden ze een 3D-printmethode die in staat is om vele lengteschalen te controleren, waardoor de structuren in hoge mate aanpasbaar zijn.

“ De elektroden hebben uitstekende lichtbehandelingseigenschappen, zoals een hoogbouwappartement met veel ramen “Verklaart Jenny Zhang, die lijkt op wolkenkrabbers.” Cyanobacteriën hebben iets nodig waarmee ze zich kunnen associëren en een gemeenschap kunnen vormen met hun buren. Onze elektroden zorgen voor de balans tussen een groot oppervlak en veel licht, zoals een glazen wolkenkrabber De uiteindelijke structuur kan ook worden vergeleken met een miniatuurstad bestaande uit wolkenkrabbers.

Eenmaal op deze manier geïnstalleerd, bleken de bacteriën productief en konden de onderzoekers ook nauwlettend volgen hoe het licht verschuift, om de oogst te verbeteren. ” Onze aanpak stelt ons in staat om in een vroeg stadium voordeel te halen uit het energieconversiepad, waardoor we begrijpen hoe energieconversie plaatsvindt, zodat we hun natuurlijke routes kunnen gebruiken om hernieuwbare brandstoffen te produceren. Ze zeggen.

Zo heeft energieterugwinning een niveau van efficiëntie bereikt dat het bruikbaar kan maken voor andere vormen van hernieuwbare energie. De onderzoekers beweren zelfs dat de methode effectiever is dan sommige van de biotechnologische technieken die momenteel in gebruik zijn, met name bij de productie van biobrandstoffen. “ Onze aanpak is een stap in de richting van duurzamere apparaten voor hernieuwbare energie voor de toekomst ‘Dus Jenny verwelkomde Chang. De studie identificeert echter dat de nanostructuren bestaan ​​uit indiumtin, een materiaal waarvan bekend is dat het zeldzaam en niet-hernieuwbaar is.

bron: natuur materialen