Prima pagină Stiinta

Apetitul neobişnuit pentru aur al unei bacterii poate duce la o revoluţie în combustibilii bio

Alexandru Voiculescu | 10.11.2018 | ● Vizualizări: 3912
Credit: 123RF     + zoom
Galerie foto (1)

O bacterie numită Moorella thermoacetica nu lucrează gratis. Dar cercetătorii de la University California, Berkeley, au aflat că microorganismul are un apetit pentru aur. În schimbul acestuia, bacteria a scos la iveală o cale mai eficientă pentru producerea combustibilor pe bază de fotosinteză artificială.

În studiul condus de Peidong Yang, profesor la College of Chemistry din cadrul UC Berkeley, Morella thermoacetica şi-a făcut debutul ca fiind prima bacterie non-fotosenzitivă care este capabilă de fotosinteză artificială, scrie Phys.

Prin ataşarea nanoparticulelor absorbante de lumină realizate din sulfură de cadmiu (CdS) la exteriorul membranei bacteriei (sulfura de cadmiu este toxică pentru bacterie - de aici motivul plasării în exterior), cercetătorii au transformat microorganismul într-o maşină de fotosinteză care poate transforma lumina solară şi dioxidul de carbon în chimicale utile.

Acum, Yang şi echipa sa au găsit o metodă mai bună de a „convinge” această bacterie consumatoare de CO2 să fie mai productivă. Prin plasarea în interiorul bacteriei nanogrupurilor de atomi de aur, au creat un sistem biohibrid care produce o cantitate mai mare de produse chimice decât anterior. Studiul a fost publicat recent în Nature Nanotechnology.



Lumina solară stimulează nanoparticulele de sulfură de cadmiu de a genera electroni. Aceştia trec prin bacterie, interacţionează cu mai multe enzime într-un proces cunoscut drept reducţia electrochimică a dioxidului de carbon, declanşând o cascadă de racţii care în ultimă instanţă vor transforma CO2 în acetat, un compus chimic esenţial pentru crearea combustibililor solari.

Totuşi, din cauza plasării extracelulare a sulfurii de cadmiu, electronii au ajuns să interacţioneze cu alte molecule care nu au un rol în transformarea dioxidului în acetat. Ca rezultat, unii electroni sunt pierduţi şi nu ajung la enzime. Pentru a îmbunătăţi capacitatea de producţie a bacteriei (numită şi eficienţă cuantică), cercetătorii au găsit un alt semiconductor: nanogrupuri alcătuite din 22 de atomi de aur (Au22), un material pe care Morella thermoacetica „l-a plăcut”.

„Am observat că bacteria era plină de aceste grămezi de Au22”

„Am selectat Au22 pentru că este ideal pentru absorbirea luminii vizibile şi pentru potenţialul de a îmbunătăţi procesul de reducţie al dioxidului de carbon, dar nu eram siguri că va fi compatibil cu bacteria”, a precizat Yang. „Când le-am inspectat la microscop, am observat că bacteria era plină de aceste grămezi de Au22”, a adăugat cercetătorul.

Un astfel de grup de nanoparticule are doar 22 de atomi de aur şi are un diametru de un nanometru.

„Prin hrănirea bacteriilor cu Au22, am îmbunătăţit procesul de transfer de electroni pentru reducţia de CO2 din bacterie - a fost generat cu 33% mai mult acetat în sistemul M. thermoacetica-Au22 decât în modelul CdS folosit anterior”, a adăugat savantul.

Descoperirea poate fi revoluţionară, într-un context în care este nevoie de alternative pentru combustibilii fosili. Un impediment în crearea de combustibili ecologici a fost costul ridicat. „Mai departe, dorim să reducem costurile, să creştem timpul de viaţă al acestor sisteme biohibride şi să îmbunătăţim eficienţa cuantică”, a conchis Yang.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Cu ce fel de combustibil funcţionează navele spaţiale?

Produsele casnice aduc o contribuţie surprinzător de mare la poluarea aerului

În viitor am putea alimenta maşina o dată la 100 de ani. Ce este thoriu, combustibilul viitorului

Acesta să fie ''naşul'' combustibililor fosili? O inovaţie uimitoare va putea genera combustibil bio din alge