Ειδικοί στον τομέα των βιοηλεκτρονικών της Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λωζάνης (EPFL) βρήκαν τρόπο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από τα βακτήρια E. coli σε ένα επίτευγμα που χαρακτηρίζεται «επαναστατικό» με πολλές εφαρμογές. Το κολοβακτηρίδιο (Escherichia coli, E.coli) είναι ένα ραβδόμορφο βακτήριο που ανήκει στην οικογένεια των εντεροβακτηριοειδών. Αποτελεί τον υπεύθυνο μικροοργανισμό για το 85% των εξωνοσοκομειακών και το 50% των ενδονοσοκομειακών ουρολοιμώξεων.
Το E. coli είναι ένα μικρόβιο που υπάρχει φυσιολογικά στα κόπρανα των ανθρώπων και αποτελεί μέρος της φυσιολογικής εντερικής χλωρίδας. Είναι ένα βακτήριο που χρησιμοποιείται από την επιστημονική κοινότητα σε πολλών ειδών έρευνες και πειράματα. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε μια διαδικασία γνωστή ως εξωκυτταρική μεταφορά ηλεκτρονίων (EET) για να μετατρέψει το Ε.coli σε ένα κυριολεκτικά ηλεκτρικό βακτήριο. Η μέθοδος οδήγησε στη παραγωγή ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας τρεις φορές μεγαλύτερη από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με τις συμβατικές μεθόδους.
«Κατασκευάσαμε τα βακτήρια E. coli, το πιο ευρέως μελετημένο μικρόβιο, για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αν και υπάρχουν εξωτικά μικρόβια που παράγουν φυσικά ηλεκτρισμό, μπορούν να το κάνουν μόνο με την παρουσία συγκεκριμένων χημικών ουσιών. Το Ε. coli μπορεί να αναπτυχθεί σε ένα ευρύ φάσμα πηγών, γεγονός που μας επέτρεψε να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια σε ένα ευρύ φάσμα περιβαλλόντων, συμπεριλαμβανομένων των λυμάτων» αναφέρει ο Άρντεμις Μπογκοσιάν, μέλος της ερευνητικής ομάδας που δημοσιεύει τα αποτελέσματα της έρευνας στην επιθεώρηση «Joule».
Σε αντίθεση με προηγούμενες μεθόδους, το τροποποιημένο E. coli κατάφερε να παράγει ηλεκτρισμό μεταβολίζοντας μια ποικιλία οργανικών υποστρωμάτων. Ενσωματώνοντας συστατικά από το Shewanella oneidensis MR-1, ένα βακτήριο γνωστό για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, οι ερευνητές δημιούργησαν με επιτυχία ένα «μονοπάτι» που εκτείνεται στην εσωτερική και την εξωτερική μεμβράνη του κυττάρου.
Το τροποιημένο E. coli δοκιμάστηκε ακόμη και σε λύματα ζυθοποιίας όπου, σε αντίθεση με άλλα ηλεκτρικά μικρόβια, κατάφερε να λειτουργήσει ηλεκτρικά. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η ανακάλυψη τους μπορεί να βοηθήσει πολύ τόσο στη μεγάλης κλίμακας παραγωγή ενέργειας όσο και στην επεξεργασία των σκουπιδιών.
«Αντί να βάζουμε ενέργεια στο σύστημα για την επεξεργασία οργανικών απορριμμάτων, παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια ενώ επεξεργαζόμαστε τα οργανικά απόβλητα χτυπώντας με ένα σμπάρο δύο τρυγόνια. Δοκιμάσαμε την τεχνολογία μας απευθείας σε λύματα που συλλέγαμε από το Les Brasseurs, ένα τοπικό ζυθοποιείο στη Λωζάνη. Τα εξωτικά ηλεκτρικά μικρόβια δεν ήταν καν σε θέση να επιβιώσουν, ενώ τα δικά μας τροποποιημένα ηλεκτρικά βακτήρια που φτιάξαμε εμείς ευδοκίμησαν σε αυτό το περιβάλλον και μάλιστα σε εκθετικό βαθμό καταναλώνοντας τα λύματα.
Υπάρχουν και άλλες πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το τροποποιημένο E. coli μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μικροβιακές κυψέλες καυσίμου, σε ηλεκτροσύνθεση και σε βιοαισθητήρες. Η γενετική ευελιξία του βακτηρίου σημαίνει ότι μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να προσαρμόζεται σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα και πρώτες ύλες, καθιστώντας το ένα ευέλικτο εργαλείο για βιώσιμη τεχνολογική ανάπτυξη.
