Bactérias geram eletricidade a partir de águas residuais

“Nós projetamos E. coli bactérias, o micróbio mais amplamente estudado, para gerar eletricidade”, diz o professor Ardemis Boghossian da EPFL. “Embora existam micróbios exóticos que produzem eletricidade naturalmente, eles só podem fazê-lo na presença de produtos químicos específicos. E. coli pode crescer em uma ampla variedade de fontes, o que nos permitiu produzir eletricidade em uma ampla variedade de ambientes, inclusive a partir de águas residuais.”

Em artigo publicado na revista Joulea equipe de Boghossian relata uma conquista inovadora em bioeletrônica, avançando as capacidades do comum E. coli bactérias para gerar eletricidade. O trabalho descreve uma nova abordagem que pode revolucionar tanto a gestão de resíduos como a produção de energia.

E. coli bactérias, um elemento básico da pesquisa biológica, foram aproveitadas para criar eletricidade por meio de um processo conhecido como transferência extracelular de elétrons (EET). Os pesquisadores da EPFL projetaram E. coli bactérias exibem EET aprimorado, tornando-as “micróbios elétricos” altamente eficientes. Ao contrário dos métodos anteriores que exigiam produtos químicos específicos para a geração de eletricidade, a bioengenharia E. coli pode produzir eletricidade enquanto metaboliza uma variedade de substratos orgânicos.

Uma das principais inovações do estudo é a criação de uma via completa de EET dentro da E. coli, um feito não alcançado antes. Ao integrar componentes de Shewanella oneidensis MR-1, uma bactéria famosa por gerar eletricidade, os pesquisadores construíram com sucesso um caminho otimizado que abrange as membranas internas e externas da célula. Este novo caminho superou abordagens parciais anteriores e levou a um aumento de três vezes na geração de corrente elétrica em comparação com estratégias convencionais.

Águas residuais como playground

É importante ressaltar que a engenharia E. coli exibiu desempenho notável em vários ambientes, incluindo águas residuais coletadas de uma cervejaria. Enquanto os micróbios elétricos exóticos vacilavam, a E. coli modificada prosperava, demonstrando o seu potencial para tratamento de resíduos e produção de energia em grande escala.

“Em vez de colocar energia no sistema para processar resíduos orgânicos, estamos produzindo eletricidade enquanto processamos resíduos orgânicos ao mesmo tempo – atingindo dois coelhos com uma cajadada só!” diz Boghossian. “Até testamos a nossa tecnologia diretamente em águas residuais que recolhemos na Les Brasseurs, uma cervejaria local em Lausanne. Os micróbios elétricos exóticos nem sequer foram capazes de sobreviver, enquanto as nossas bactérias elétricas produzidas pela bioengenharia conseguiram florescer exponencialmente alimentando-se destes resíduos. “

As implicações do estudo vão além do tratamento de resíduos. Sendo capaz de gerar eletricidade a partir de uma ampla variedade de fontes, o projeto E. coli pode ser utilizado em células de combustível microbianas, eletrossíntese e biossensor – para citar algumas aplicações. Além disso, a flexibilidade genética da bactéria significa que ela pode ser adaptada para se adaptar a ambientes e matérias-primas específicos, tornando-a uma ferramenta versátil para o desenvolvimento tecnológico sustentável.

“Nosso trabalho é bastante oportuno, à medida que micróbios bioelétricos projetados estão ultrapassando os limites em cada vez mais aplicações no mundo real”, diz Mouhib, o principal autor do manuscrito. “Estabelecemos um novo recorde em relação ao estado da arte anterior, que dependia apenas de uma via parcial, e em comparação ao micróbio que foi utilizado em um dos maiores artigos publicados recentemente na área. esforços atuais de pesquisa na área, estamos entusiasmados com o futuro das bactérias bioelétricas e mal podemos esperar que nós e outros levemos essa tecnologia a novas escalas.”