Ученые давно изучают способность фотосинтезирующих бактерий превращать солнечный свет, углекислый газ и воду в энергию. Предоставив микроорганизмам подходящее жилище, похожее на многоэтажный жилой дом, ученые открыли новые горизонты в области биоэнергетики.
Крошечные сетки «наножилья» создают оптимальную среду, которая не только способствует быстрому росту бактерий, но и поднимает их потенциал по сбору энергии на новую высоту.
Фотосинтезирующие бактерии, также известные как цианобактерии или сине-зеленые водоросли, можно найти во всех водоемах, где они выживают за счет фотосинтеза. Природное мастерство цианобактерий в решении этой задачи уже вдохновило научное сообщество на создание многообещающих направлений исследований в области возобновляемых источников энергии, от бионических грибов, вырабатывающих электричество, до биореакторов, работающих на водорослях, которые поглощают углекислый газ.
Цианобактерии процветают в таких средах, как поверхности озер, поскольку для роста им требуется много солнечного света. Команда из Кембриджского университета совершила прорыв, экспериментируя со способами оптимального удовлетворения потребностей сине-зеленых водорослей. Важный фактор, который команда должна была учесть, заключалась в том, что для сбора энергии, которую цианобактерии производят в результате фотосинтеза, их нужно каким-то образом прикрепить к электродам. Создавая электроды, которые также способствуют росту бактерий, ученые эффективно пытаются убить двух зайцев одним выстрелом.
Команда использовала 3D-печать для производства электродов, сделанных из наночастиц оксида металла, которые были расположены в виде плотно упакованных наборов столбов, что со стороны очень похоже на крошечный город с высотными зданиями. В этом городе обитали цианобактерии, которые с большой эффективностью вырабатывали электричество. Полезный выход системы был так велик, что количество поступающей энергии возросло «более чем на порядок».
Еще одна сильная сторона такого подхода заключается в том, что технику печати можно адаптировать для производства структур разной высоты и масштаба, а это означает, что структура «наногорода» легко подстраивается под особенности конкретных проектов. Таким образом, исследование не только показывает, как можно лучше улавливать энергию этой формы фотосинтеза, но также открывает новые возможности в области дизайна электродов.
Бактерии могут стать недостающим звеном в хранении энергии
