Бактерии являются самым распространенным видом жизни на планете и самым изучаемым. В наши дни ученые используют бактерии в генетических исследованиях, разработке антибиотиков и даже в производстве биотоплива. Благодаря последним технологическим достижениям батареи, работающие на бактериях стали реальностью. Микробиальные топливные элементы (батареи) или сокращенно МТЭ (англ. – microbial fuels cells or MFCs) – это батареи, работающие на бактериях и других микроорганизмах, которые ученые изучают уже не первое десятилетия.

Как работают микробиальные батареи
В разрез с распространенным убеждением бактерии в MFC напрямую не производят электричество. MFC используют химическую энергию вырабатываемую бактериями и конвертируют ее в электрическую энергию при помощи достаточно простого механизма. Как и большинство батарей, в MFC есть анод (отрицательный конец) и катод (положительный конец). В дополнение к аноду и катоду в MFC есть мембрана, способная фильтровать электроны (анионы – отрицательно заряженные ионы) и протоны (катионы – положительно заряженные частицы), которые возникают в процессе разложения вещества бактериями.

Как только бактериальное разложение начинает производить ионы, анионы перемещаются от катода по внешнему кругу к аноду, а протоны наоборот перемещаются от катода к аноду. В двух словах, химическая энергия вырабатываемая жизнедеятельностью бактерий конвертируется в электричество.

К сожалению, не все виды бактерий являются электрохимически активными и требуют вещества «посредника» способствующего току ионов. В качестве веществ-»посредников» ученые использовали тионин, метиловый паракват, метиловый синий, гуминовая кислота и нейтральный красный, но перед учеными стал вопрос их токсичности. Несколько лет назад ученые создали электрохимически активный вид бактерий, с появлением которого отрасль занимающаяся созданием микробиальных батарей получила огромный толчок в развитии. MFC без вещества-»посредника» могут работать практически на всем, начиная со сточных вод и заканчивая обычным соляным раствором, и являются действительно экологически чистыми батареями.

Последние разработки

Ученые Гарварда (Harvard), работающие под флагом компании Lebone, создали батареи из бактерии найденных в африканской земле. Но, что действительно удивительно в MFC компании Lebone, так это что в качестве ионной мембраны в батареях используется слой песка, грязь с навозом – в качестве бактериального субстрата, а графитовую ткань – в качестве анода.

Как и большинство экологически чистых и возобновляемых технологий, в созданных гарвардскими учеными MFC используются вещества доступные по всей территории Африки, что поможет обеспечить электроэнергией самые отдаленные районы. Фактически единственной не разлагаемой микроорганизмами частью батареи является 5 фунтовая пластиковая оболочка, которая служит корпусом батареи. Хотя количество производимой такой батареей энергии далеко не впечатляющее, его должно хватить на несколько светодиодов и электронных гаджетов.

Будущее микробиальных батарей

Компания Lebone – одна из многих организаций, вкладывающих время и деньги в действительно экологически чистые возобновляемые источники энергии. Поиски по-настоящему экологически чистого источника энергии не закончатся на микробиальных батареях, но MFC – это огромный шаг в верном направлении. При регулярном загрязнении земель отработанными источниками энергии, такие пригодные к переработке источники энергии как микробиальные батареи жизненно необходимы.