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chene铁杆木虫 (著名写手)
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【转帖】厌氧微生物菌发电量增加8倍 已有4人参与
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近日，美国麻省理工大学的德里克·洛维利及同事在实验研究“泥菌”属微生物时发现，这种亲沉淀的厌氧型微生物具有的类似头发的丝状结构能帮助它在污泥及废水中产生电流。研究人员十分惊喜地说，经过长时间进化，此细菌单个细胞的发电能力得到了极大的加强。同时，与以往的细菌相比，它能与更薄的生物被膜兼容，从而提高电流在电极上集中的速度，节省发电时间。 研究表明，使用“泥菌”属微生物能显著提高发电量，同时也为人类通过遗传筛选的办法挑选产能效率更高的有机物提供了依据。此项工程得到了美国海军研究办公室与美国能源部的支持，有关具体情况已经发表在8月份的《生物传感器与生物电子学》杂志上，网上可查。 此外，新发现为提高微生物燃料电池质量提供了新方法，同时也能拓宽人们的思路，利用除污泥外的更多已有资源发电。此外，研究人员还在实验中改进了微生物的生存环境，让其电流传输的效率更高。 洛维利说，据保守估计，该细菌将微生物电池的发电量增加了8倍；有了这样的产电效率，我们打破了近几年来一直困扰人类的关于微生物燃料电池产电量过小的瓶颈。眼下，研究人员准备将微生物电池计划进一步升级，设计出能够利用废水及可再生生物给料生产电力的微生物燃料电池，用于在处理每户家庭废水的同时发电（这一点在发展中国家尤其具吸引力）、为可移动的电子产品及交通工具充电、通过生物学方式治理已受污染的环境等。 “泥菌”属微生物的丝状菌毛极其纤细，长度为宽度的数千倍，直径3至5纳米，仅为人类头发的1/20000。虽然纤细，但这些菌毛却十分结实，而且因为具有导电功能，被人戏称为“纳米电线”。 “泥菌”属微生物能够利用有机废物及沉淀发电的秘密就在于这些“纳米电线”。研究人员说，“泥菌”属微生物菌毛似乎在生物被膜的形成过程中起着十分重要的作用，而生物被膜能够帮助将土壤或沉淀物中的电子传输到铁片上。自然界中，细菌群落可以形成具有粘着力的生物被膜，并附着于某个拥有食物来源的物体之上，为细菌生长提供生存环境。 虽然看似偶然，但“泥菌”属微生物生物被膜的电子传导能力其实是自然选择的结果。而自然的这一属性也让洛维利想到了利用自然选择的力量增强该微生物的发电能力。在实验中，洛维利在石墨电极上培养“泥菌”属微生物，为其提供醋酸盐作为生物给料，让细菌群落分泌出活跃的生物黏液以及形成通过“纳米电线”导电的生物被膜。在新的实验中，研究人员在电极上增加了400毫伏的微电流，让微生物生长更密集、发电更多。 洛维利发现，在过去短短的5个月中，通过提供更具挑战性带电的环境，他收获到的是加强型的微生物。它们的发电能力比最初的菌种提高了至少8倍。他对实验结果表示非常满意，说这是对他付出努力的一个极快的反馈，并强调让他最开心的是通过实验，学会了如何掌探微生物的发电能力。 1987年在美国东部的波拖马可河的污泥中，洛维利最初发现厌氧型细菌“泥菌”，并利用它能利用铁等金属呼吸的特性，对其进行了土壤净化实验。但“泥菌”所具有的潜力却远远超出了研究人员的想象。2002年，微生物学家发现了它能够利用土壤中的有机物、沉淀物及废水发电。2005年，微生物学家最终了解到“泥菌”的这种能力是来源于它具有导电特性的菌毛。上述的一系列发现让人类对该微生物做了大量研究、探索怎样利用微生物的特性发电、最终导致了微生物发电电池的诞生。 |
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