Forskere har i mange år arbejdet på og udviklet metoder til at trække strøm ud af bakterier. Nu har forskere fundet ud af, hvordan de kan gøre det mere effektivt og bæredygtigt.
I London Zoo hænger et kamera, der udelukkende får sin strøm fra en plante, som bruger fotosyntese til at omdanne Solens stråler til elektricitet. Bakterier i jorden opsamler elektriciteten og overfører den til kameraet, så det kan tage et billede af planten hver 20. sekund.
I mange år har forskere udviklet og videreudviklet metoder til at høste elektricitet fra bakterier, og forskningen er i dag så langt, at der faktisk er udviklet apparater, der ved hjælp fra fotosyntetiske bakterier kan oplade en mikroprocessor.
Nu har forskere forfinet metoden til at høste energi fra bakterierne, så den bliver mere miljøvenlig.
Det har forskerne gjort ved brug af en organisk polymer, der kan erstatte mindre bæredygtige metaller fra undergrunden.
”Vi er stadig tidligt i udviklingen af muligheden for at trække elektricitet ud af bakterierne, men der eksisterer nogle interessante perspektiver. Forskningen går lige nu i retning af at finde ud af den mest effektive metode til at trække elektricitet ud af bakterier og gøre det på den mest bæredygtige måde,” forklarer en af forskerne bag studiet, ph.d. Pia Damlin fra Materials Chemistry Research Group ved University of Turku, Finland.
Forskningen er offentliggjort i Electrochimica Acta.
Laver elektrode af organisk materiale
I forskningsarbejdet har Pia Damlin med sine kollegaer arbejdet specifikt på at forbedre den elektrode, som fanger elektricitet i form af elektroner ud af bakterierne.
Normalt består elektroder af stoffer som tinoxid eller indiumoxid, men det er sjældne metaller, der også for en stor dels vedkommende skal hives op af jorden i lande, som vi måske helst er fri for at skulle være afhængige af, eller som har en lidt mere lemfældig omgang med menneskerettigheder.
I studiet har forskerne derfor undersøgt muligheden for at bruge ledende polymerer, især poly(3,4-ethylenedioxythiofen) (PEDOT), som blev skabt med en ny metode udviklet i forskernes laboratorium. PEDOT har flere ønskelige egenskaber til brug som en elektrodemateriale for biofotovoltaik.
En anden af forskerne bag studiet, ph.d. Laura Wey fra professor Yagut Allahverdiyevas gruppe ved University of Turku, fortæller, at for at et materiale kan betegnes som egnet til brug som elektrode til at høste energi fra bakterier, skal det for det første være transparant, så lys kan komme gennem det og nå bakterierne. Det skal også være bæredygtigt og forholdsvist billigt, det skal have god ledningsevne, hvilket betyder, at det er godt til at transportere elektroner, og så skal det et have et stort overfladeareal, der er gavnlig for interaktioner med bakterierne.
”Ledende polymerer er en klasse af organiske polymerer, der kan lede elektricitet. Disse alsidige materialer har mange anvendelser inden for forskellige områder såsom energi, sensorer og biomedicin. PEDOT er en af de mest udbredte ledende polymerer,” forklarer Laura Wey.
Bedre end nuværende elektroder
I deres studie undersøgte forskerne PEDOT som mulig elektrode i et apparat til at trække elektricitet ud af bakterier.
Deres undersøgelser, der foregik med bakterier sat på PEDOT-elektroden i væske som ligner damvandet hvor bakterier lever i naturen, viste blandt andet, at bakterierne producerede mere elektricitet og sendte mere strøm gennem elektroden under blåt lys fremfor rødt lys.
Det er ifølge Pia Damlin og Laura Wey interessant, fordi oftest er den anden vej rundt for cyanobakterier, altså at rødt lys giver et større udbytte end blåt lys.
Forskerne fandt også ud af, at jo tykkere PEDOT-laget var, des mere strøm kunne de trække ud af systemet.
Til sidst, men ikke mindst, viste forskerne i deres studie også, at de med den flade PEDOT-elektrode kunne få den samme mængde elektricitet ud af systemet som ved brug af en flad elektrode af indiumoxid.
”På alle parametre kan vi vise, at vi kan gøre processen mere effektiv og bæredygtig med PEDOT end med de materialer, som man benytter i dag,” siger Pia Damlin.
Behov for yderligere optimering
Pia Damlin og Laura Wey fortæller, at forskningen stadig er i et meget tidligt stadie, og at der er behov for meget mere udvikling, inden bakteriedreven elektricitet bliver noget, som man ser hist og her.
Forskerne vil blandt andet gerne undersøge, hvordan man yderligere kan optimere udbyttet af elektricitet ved for eksempel at gøre elektroderne mere porøse, så overfladearealet bliver større.
De vil også undersøge potentialet i forskellige stammer af bakterier – også i bakterier, som lever i saltvand.
”Og så er det selvfølgelige også et selvstændigt mål at lave større anordninger med et større potentiale for at producere strøm direkte fra bakterier. Når vi finder ud af, hvad mulighederne er, kan vi også se, hvordan denne type bæredygtige strømforsyninger kan passe ind i det nuværende strømforbrug,” siger Pia Damlin.
