Att transportera metan från gasbrunnar till marknaden ger flera möjligheter för denna växthusgas att läcka ut i atmosfären. Nu, ett internationellt team av forskare har tagit det första steget för att omvandla metan direkt till el med hjälp av bakterier, på ett sätt som skulle kunna göras nära borrplatserna.

"För närvarande, vi måste skicka metan via rörledningar, "sa Thomas K. Wood, innehavare av den bioteknologiska ordföranden och professor i kemiteknik, Penn State. "När du skickar metan, du släpper ut en växthusgas. Vi kan inte eliminera allt läckage, men vi kunde skära det på mitten om vi inte skickade det via rör över långa sträckor. "

Forskarnas mål är att använda mikrobiella bränsleceller för att omvandla metan till elektricitet nära brunnarna, eliminerar långväga transporter. Det målet är fortfarande långt i framtiden, men de har nu skapat en bakteriedriven bränslecell som kan omvandla metan till små mängder el.

"Människor har försökt i decennier att direkt omvandla metan, "sa Wood." Men de har inte kunnat göra det med mikrobiella bränsleceller. Vi har konstruerat en bakteriestam som kan. "

Mikrobiella bränsleceller omvandlar kemisk energi till elektrisk energi med hjälp av mikroorganismer. De kan köras på de flesta organiska material, inklusive avloppsvatten, acetat och bryggningsavfall. Metan, dock, orsakar vissa problem för mikrobiella bränsleceller eftersom, medan det finns bakterier som konsumerar metan, de lever i havets djup och är för närvarande inte odlingsbara i laboratoriet.

"Vi känner till en bakterie som kan producera ett energienzym som tar tag i metan, "sa Wood." Vi kan inte odla dem i fångenskap, men vi tittade på DNA och hittade något från Svarta havets botten och syntetiserade det. "

Forskarna skapade faktiskt ett konsortium av bakterier som producerar elektricitet eftersom varje bakterie gör sin del av jobbet. Med hjälp av syntetiska biologiska metoder, inklusive DNA -kloning, forskarna skapade en bakterie som den i Svarta havets djup, men en de kan växa i laboratoriet. Denna bakterie använder metan och producerar acetat, elektroner och energienzymet som tar tag i elektroner. Forskarna lade också till en blandning av bakterier som finns i slam från en anaerob kokare - det sista steget i avfallsbehandlingen. Detta slam innehåller bakterier som producerar föreningar som kan transportera elektroner till en elektrod, men dessa bakterier behövde acklimatiseras till metan för att överleva i bränslecellen. De rapporterar resultaten av sitt arbete idag (17 maj) i Naturkommunikation .

"Vi behöver elektronbussar i den här processen, "sa Wood." Bakterier i slam fungerar som dessa skyttlar. "

När elektroner når en elektrod, elektronflödet producerar elektricitet. För att öka mängden el som produceras, forskarna använde ett naturligt förekommande bakteriesläkt - Geobacter, som förbrukar acetatet som skapas av de syntetiska bakterierna som fångar metan för att producera elektroner.

För att visa att en elektronbuss var nödvändig, forskarna drev bränslecellen med endast de syntetiska bakterierna och Geobacter. Bränslecellen producerade ingen el. De tillsatte humussyror-en icke-levande elektronbuss-och bränslecellerna fungerade. Bakterier från slammet är bättre bussar än humussyror eftersom de är självbärande. Forskarna har inlämnat provisoriska patent på denna process.

"Denna process gör mycket el för en mikrobiell bränslecell, "sa Wood." Men vid denna tidpunkt är beloppet 1, 000 gånger mindre än den elektricitet som produceras av en metanolbränslecell. "

Studien publiceras i Naturkommunikation .