Eerder deze maand publiceerde een groep onderzoekers van de Yale University een nieuwe studie waarin een nieuw type bacterie werd ontdekt dat in staat is om elektriciteit te ademen met behulp van licht . Dit betekent dat energie hen in staat stelt hun elektrische activiteit te verhogen, waardoor ze onder specifieke omstandigheden kunnen ademen.
Dankzij deze ontdekking, die als zeer belangrijk wordt beschouwd, zullen de onderzoekers die verantwoordelijk zijn voor het artikel proberen hier optimaal gebruik van te maken om nieuwe toepassingen voor te vinden. Een van die toepassingen is het creëren van nieuwe bronnen van hernieuwbare brandstof en het elimineren van biologisch gevaarlijk afval . De waarheid is echter dat hiervoor diepgaander onderzoek en een grondigere studie van deze bacteriën nodig zijn.
Nieuwe bacteriën die elektriciteit "ademen".
Over het algemeen worden alle of de meeste levende micro-organismen gekenmerkt door hun vermogen om zuurstof te ademen , waardoor ze elektronen kunnen vrijmaken bij de omzetting van voedingsstoffen in energie. Niet alle micro-organismen bezitten dit vermogen echter, aangezien dit afhangt van hun omgeving.
Dit betekent dat veel dieren en bacteriën al jarenlang op de bodem van de aarde of de zee leven , waardoor ze geen toegang hebben tot zuurstof. Hierdoor zijn ze gedwongen andere manieren te vinden om te ademen en te overleven.
In dit geval ademen ze door mineralen op te nemen via een klein eiwitfilament, een zogenaamd "niet-nociabel" molecuul. Dankzij onderzoek dat tot nu toe door wetenschappers is uitgevoerd, is gebleken dat deze bacteriën een sterke elektrische stroom kunnen produceren wanneer ze aan licht worden blootgesteld . Dit opent de deur naar veel meer onderzoek.
Al deze verantwoordelijke onderzoekers zijn daarom begonnen te onderzoeken hoe dit alles gebruikt kan worden om de groei van de opto-elektronica te stimuleren , en om methaan af te vangen, wat de ontwikkeling van mechanismen mogelijk zal maken om de opwarming van de aarde in de komende jaren tegen te gaan.
"De dramatische toename van de stroomsterkte in de nanodraden die aan licht worden blootgesteld, toont een stabiele en robuuste fotostroom die urenlang aanhoudt."
Nikhil Malvankar, universitair docent biofysica en moleculaire biochemie aan het Yale Institute for Microbial Sciences.
Dit zijn echter niet de enige bacteriën met deze eigenschappen die tot nu toe zijn ontdekt. In 2018 vond een groep microbiologen van de Washington State University namelijk een bacterie in het geiserbekken van Heart Lake in Yellowstone National Park.
Uit onderzoek is gebleken dat ze in staat zijn elektriciteit te geleiden door elektronen over te dragen aan externe metalen of mineralen , met behulp van hun draadachtige haren. Destijds werd aangenomen dat de elektrische stroom die ze produceerden, benut kon worden voor toepassingen met een laag vermogen.
Uit de uitgevoerde studies blijkt dat bacteriën, zolang ze brandstof hebben , continu energie kunnen produceren. De bevindingen over deze bacteriën zijn daarom zeer belangrijk voor het ontwerpen van toekomstige projecten waarin met ze gewerkt kan worden.
Aan de andere kant ontdekte een team van de Binghamton University in juni 2022 een manier om biobacteriën te voeden . Hiervoor voerden ze een onderzoek uit dat enkele weken duurde en waarbij drie soorten bacteriën in verschillende kamers werden geplaatst.
Dankzij deze bevindingen is gebleken dat ze oplossingen kunnen bieden voor veel problemen waarmee onze planeet momenteel kampt, maar dit alles vereist verder onderzoek.
Dit alles heeft aangetoond dat deze bacteriën in staat zijn tot een fotosyntheseproces dat volledig verschilt van wat wij gewend zijn. Het is een ademhalingsmechanisme dat zeer nuttig kan zijn als de juiste aanpak wordt gekozen. Daarom worden er momenteel wereldwijd diverse studies uitgevoerd, en men hoopt dat deze bacteriën in de nabije toekomst nuttig gebruikt zullen worden.
“Het is een heel andere vorm van fotosynthese; het is erg interessant. Hier versnelt licht de ademhaling van de bacteriën door de snelle overdracht van elektronen tussen de nanodraden.”
Nikhil Malvankar, universitair docent biofysica en moleculaire biochemie aan het Yale Institute for Microbial Sciences.
Zouden ze gebruikt kunnen worden om elektriciteit voor steden op te wekken?
Het hoofddoel van al deze studies is om deze bacteriën in staat te stellen elektriciteit voor steden op te wekken. Dat lijkt erg moeilijk te bereiken, maar er wordt wel al onderzoek gedaan naar de mogelijkheden in de toekomst.
Volgens het tot nu toe verrichte onderzoek produceren deze bacteriën eiwitnanodraden , zeer kleine structuren die, wanneer ze met andere eiwitten worden verbonden, kunnen dienen als een elektrische kabel waardoor de overdracht van elektronen kan plaatsvinden .
Als deze nanodraden op grotere schaal geproduceerd kunnen worden en eiwitbiofilms kunnen vormen , dan kunnen ze elektronen via luchtvochtigheid overdragen, waardoor een ledlamp op afstand kan worden ingeschakeld.
Het veranderen van de manier waarop we elektriciteit opwekken is essentieel voor het behoud van de aarde , vooral omdat we momenteel kolen, olie, gas en fossiele brandstoffen gebruiken voor de elektriciteitsproductie. Dit heeft een geleidelijke impact op het klimaat vanwege de enorme hoeveelheden koolstofdioxide die de warmte van de zon vasthouden.
Dit alles leidt tot wat bekend staat als het broeikaseffect . Daarom is het ontwikkelen van een nieuwe manier om in de toekomst elektrische energie op te wekken cruciaal, vooral als dat kan met behulp van deze elektriciteit producerende bacteriën.
Voorlopig moeten we afwachten hoe deze studies vorderen en hoe waarschijnlijk dit in de toekomst zal zijn. Daartoe analyseren onderzoekers deze bacteriën zeer gedetailleerd door middel van verschillende experimenten die zullen helpen verifiëren of deze theorieën kloppen.
