Under anaeroba förhållanden, vissa bakterier kan producera elektricitet. Detta beteende kan utnyttjas i mikrobiella bränsleceller, med särskilt fokus på avloppsvattenreningssystem. En svag punkt är den otillfredsställande effekttätheten hos de mikrobiella cellerna. En okonventionell lösning presenteras nu av singaporeanska och kinesiska forskare:som rapporterats i tidskriften Angewandte Chemie , de täckte levande, elektroaktiva bakterier med en ledande polymer och erhållit en högpresterande anod för mikrobiella bränsleceller.

Historien om mikrobiella bränsleceller går tillbaka till början av 1900-talet när forskare kopplade ihop bakterieceller med elektroder för att generera elektricitet. Principen är att om inget syre finns, bakteriernas ämnesomsättning förändras till att producera protoner och elektroner istället för koldioxid och vatten. Dessa elektroner kan användas för strömgenerering i en elektrokemisk cell. Sådana mikrobiella bränsleceller är för närvarande mycket undersökta för hållbar energiproduktion och, framförallt, avloppsrening. Deras svaga punkt är effekttätheten. Mycket av bakteriens elektrokemiska potential går till spillo eftersom de inte lätt överför sina producerade elektroner till elektroden. För att göra dem mer ledande, Qichun Zhang från Nanyang Technological University, Singapore, och hans kollegor undersökte tanken att förpacka bakterier i ett skal av elektronledande polymerer. Utmaningen med detta är att de belagda bakterierna fortfarande måste vara livskraftiga.

Forskarna förlitade sig på polymeren polypyrrol. "Modifieringen av bakterieceller med polypyrrol förväntas förbättra den elektriska ledningsförmågan hos bakterieceller utan att minska deras livsduglighet, " förklarade författarna. Järnjoner användes som "den oxidativa initiatorn för att göra pyrrolmonomerer polymeriserade på [bakteriens] yta." Den valda organismen var proteobacterium Shewanella oneidensis, som är känt för sin metalltolerans och både aerob och anaerob livsstil. Fortfarande levande och aktiv, de belagda bakterierna testades för generering av bioström med en kolanod. Jämfört med deras omodifierade motsvarigheter, de visade verkligen ett 23 gånger mindre motstånd (vilket betyder, förbättrad konduktivitet), en femfaldig ökning av elproduktionen, och en 14 gånger högre maximal effekttäthet för anoden i en mikrobiell bränslecell. Och om bakterierna matades med laktat, författarna observerade en uttalad ström, vilket inte skedde när obelagda bakterier användes.

Zhangs tillvägagångssätt är en anmärkningsvärd lösning på konduktivitetsproblemet för en mikrobiell anod. Författarna tror att detta beläggningsschema av levande bakterier kan lägga till en ny dimension till utforskningen av mikrobiella bränsleceller, samt allmän forskning om cellytfunktionalisering.