Когато става въпрос за парниковите газове, метанът е тихият злодей, който може да ни завлече все по-дълбоко в климатичната криза. В нашата атмосфера той е поне 25 пъти по-ефективен при улавяне на топлина от въглеродния диоксид.

Освен това той не е толкова ефективен – чрез изгаряне по-малко от половината от енергията в природния газ може да се преобразува в електрическа енергия.

В стремежа си да изстискат повече електрони от всяко впръскване на метан изследователи в Нидерландия са проучили доста нетрадиционна форма на електроцентрала – такава, за която ще ви трябва микроскоп, за да видите.

„Това може да бъде много полезно за енергийния сектор“, казва микробиологът от университета Radboud Корнелия Велте.

„В сегашните инсталации за биогаз метанът се произвежда от микроорганизми и впоследствие се изгаря, което задвижва турбина, като по този начин генерира енергия. По-малко от половината от биогаза се превръща в мощност и това е максималният постижим капацитет. Искаме да преценим дали това може да се направи по-ефективно, използвайки микроорганизми.“

Фокусът на тяхното изследване е вид археи - микроби, подобни на бактерии, известни с изключителните си таланти да оцеляват при странни и сурови условия, включително способността да разграждат метана в среда, лишена от кислород.

Този специфичен тип, известен като анаеробни метанотрофни (ANME) археи, извършват този метаболитен трик, като разтоварват електрони във верига от електрохимични реакции, като използват някакъв метал или металоид извън клетките си или дори ги даряват на други видове в тяхната среда.

За първи път описан през 2006 г., е установено, че ANME родът Methanoperedens окислява метана с малко помощ от нитрати, което го прави у дома си във влажните блата на напоените с торове селскостопански водопреносни съоръжения в Нидерландия.

Опитите за изтегляне на електрони от този процес в микробни горивни клетки доведоха до генериране на малки напрежения, без ясно потвърждение кои точно процеси могат да стоят зад преобразуването.

Ако тези археи някога могат да влязат в ролята на енергийни клетки, поглъщащи метан, те наистина ще трябва да произвеждат ток по ясен и недвусмислен начин. За да направи нещата по-трудни, Methanoperedens не е микроб, който се поддава на лесно култивиране.

Така Велте и нейните колеги изследователи събраха проба от микроби, за които знаеха, че са доминирани от тази консумираща метан архея, и ги отгледаха в среда без кислород, така че метанът беше единственият донор на електрони. Близо до тази колония те също така поставиха метален анод, настроен на нулево напрежение, създавайки на практика електрохимична клетка, подготвена да генерира ток.

„Създаваме един вид батерия с два терминала, като единият от тях е биологичен терминал, а другият е химичен“, казва микробиологът Хелийн Оуботер, също от университета Radboud.

„Отглеждаме бактериите на един от електродите, на който бактериите даряват електрони, получени в резултат на превръщането на метан.“

След анализиране на превръщането на метан във въглероден диоксид и измерване на флуктуиращи токове, които достигат до 274 милиампера на квадратен сантиметър, екипът заключава, че малко над една трета от тока може да се дължи директно на разграждането на метана.

Що се отнася до ефективността, 31% от енергията в метана се е превърнала в електрическа енергия, което я прави донякъде сравнима с някои електроцентрали.

По-нататъшните опити с процеса биха могли да доведат до създаването на високоефективни живи батерии, които работят с биогаз, изтръгвайки повече искра от всеки къс газ и намалявайки нуждата от подаване на метан на дълги разстояния. И това е важно, защото някои електроцентрали на метан едва успяват да управляват ефективност от около 30%. 

Но все пак трябва да намерим начини да намалим зависимостта си към всички изкопаеми горива.

Снимка: Pikrepo

Виж още: Сложният живот на Земята може да е възникнал доста по-рано от предполагаемото