I framtiden ska avloppsreningsverken inte bara att ge rent vatten till kranar och duschar. Kanske kommer de också att vara kraftverk där stora odlingar av bakterier producerar klimatvänlig elektricitet.
Franska forskare har fått den dödliga kolibakterien att generera elektricitet i en bassäng med spillvatten.
Det finns mikrober som producerar elektricitet finns i naturen, men bara i kombination med specifika kemikalier i specifika miljöer.
Det nya genombrottet banar väg för att bakterier ska kunna användas till att producera klimatvänlig energi i mycket större skala.
Mikrober äter metall och andas energi
En av de bakterier som kan generera elektricitet genom så kallad extracellulär elektronöverföring (EET) är Shewanella oneidensis MR-1.
Bakteriens celler absorberar partiklar, från exempelvis tungmetaller, som den använder som näring. Restprodukten av cellens måltid är elektroner, som den skjuter ut igen, och på så sätt kan elektricitet skapas. Bakteriecellerna är dock inte bra på att leda elektricitet och på så sätt är den biokemiska processen inte särskilt effektiv.
I det nya experimentet modifierade forskarna delar av kolibakteriens celler så att de liknade Shewanellas. De tryckte bland annat på den genetiska startknappen till ett protein i cellkärnan som hjälper till att transportera olika ämnen in och ut ur cellens inre.
Enligt studien lyckades forskarna skapa en komplett EET-väg in i och ut ur kolibakterien – en banbrytande prestation som ingen annan har lyckats med tidigare.
Detta förvandlade de dödliga bakterierna till elektriska mikrober som kan skapa elektricitet från en mängd olika kemiska ämnen och är tre gånger effektivare än andra elektriska bakterier.
Population växte exponentiellt
Den nya studien som har publicerats i tidskriften Joule banar enligt forskarna väg för att kolibakterier ska kunna förvandla skadliga tungmetaller i spillvatten till hållbar energi.
"Kolibakterien kan växa på en mängd olika källor, vilket gjorde att vi kunde producera elektricitet i ett flertal olika miljöer, bland annat från spillvatten", förklarar professor Ardemis Boghossian.
Till skillnad från andra elektriska mikrober, som inte kan överleva i avloppsvattnet, frodades de modifierade kolibakterierna och deras population växte exponentiellt.
”I stället för att använda energi för att bearbeta organiskt avfall producerar vi elektricitet samtidigt som vi bearbetar det organiska avfallet, och slår därmed två flugor i en smäll", säger professor Boghossian entusiastiskt.
Men potentialen för den nya tekniken kan bli ännu större, hoppas forskarna.
Kolibakteriens genetik gör att den kan modifiera och anpassa sig till många olika miljöer och ta upp ett brett spektrum av kemiska ämnen, vilket gör den till ett mångsidigt verktyg i utvecklingen av hållbar teknik.