Yakıt hücreleri için geliştirilen yeni yapay biyofilm doğal biyofilmlere karşı oldukça avantajlı
Mikrobiyal yakıt hücreleri, elektrik üretmek için bakterilerin metabolizmasını kullanmaktadır. Nispeten daha yeni bir teknoloji ile yakında daha verimli, daha kararlı ve kullanımı daha kolay olan yeni bir biyofilm türü geliştirilmesi hedefleniyor. Bir araştırma ekibi doğal biyofilmlere nispeten yakıt pillerinde daha fazla enerji üretimi için uygun bir materyal üretmeyi başardı. Bilim adamları Macromolecular Bioscience dergisinde bu yeni bulgularının sağladığı avantajları açıkladı.
Mikrobiyal yakıt hücrelerindeki bakteri laktik asit gibi organik maddelerden beslenmektedir. Bu bağlamda, elektronlar metabolik sürecin bir parçası olarak sürekli salınmaktadırlar. Bu elektronlar yakıt hücresinin anoduyla temasa girer girmez karşı taraftaki katoda doğru aktarılırlar. Bu olay bir elektrik akımı oluşturur. Şimdiye kadar, bu şekilde üretilen elektrik üretim prosesinde, anodun metalik yüzeyi genellikle bakteriler tarafından koloni halinde kaplanır. Bakteriler orada çoğalır, nihayetinde doğal bir biyofilm oluşturur ve elektronları anoda doğru aktarırlar. Bayreuth tarafından geliştirilen bu yeni yapay biyofilm de aynı verime sahiptir ancak bu tipteki enerji üretimini çeşitli şekillerde optimize edebilmektedir.
Yapay filmlerde bulunan bakteriler: doğal biyofilmlerde bulunan bakterilerden daha kararlı
Prof. Dr. Ruth Freitag (Proses Biyoteknolojisi) ve Prof. Dr. Andreas Greiner (Makromoleküler Kimya) liderliğindeki araştırma grubu tarafından geliştirilen materyal bir biyokompozittir: tam olarak bir hidrojeldir. Tek bir bakteri türü içeren küçük polimer liflerinden oluşan bir filme sahip olup, metabolizmaları kesintisiz güç üretmeye devam edebilmektedir. Bununla birlikte, üretilen enerji miktarı oldukça yüksektir: “Biyofilmimiz yalnızca tek tip bir bakteri, yani Shewanella biridensis bakterisini içermektedir. Bu türün bakterileri ile üretilen yapay biyofilme sahip bir yakıt pilinin elektriksel performansı, doğal bir biyofilme sahip bir yakıt pilinin elektriksel performansına göre iki kat daha yüksektir.” diye açıkladı Patrick Kaiser (Yüksek Lisans), Bayreuth doktora araştırmacısı ve yakın tarihte yayımlanan çalışmanın yazarlarından biridir.
Bu performans artışının başka bir avantajı daha bulunmaktadır: Yapay biyofilmin başlangıcından itibaren bakteri konsantrasyonu belirlenebildiğinden, enerji güvenilir ve tahmin edilebilir bir şekilde üretilebilmektedir. Buna karşın, doğal biyofilmler kontrol edilmesi zor bir şekilde salınım yapmakta ve bu da onları daha az kararlı hale getirmektedir. Bayreuth bilim adamlarının yeni biyokompoziti ise, yakıt hücrelerinin kullanımını böylece oldukça kolaylaştırmaktadır.
Biyokompozit, Bayreuth Üniversitesi kampüsünde, yün kumaşı oluşturmak için birleştirilen polimer liflerinden elektro-eğirme yöntemiyle üretildi. Bayreuth’ta doktora tezini polimerlerde bakterileri kapsül haline getirme konusu üzerine yazan Stefen Reich (M.C.), “Günümüzde, elektro-eğirme yaygın kullanılan bir teknolojidir ve bakterileri yerleştirmek için de ekstra üretim basamakları gerekmemektedir.” diye ekledi.
Bavyera proje grubundan yararlanma
Mikrobiyal yakıt hücreleri üzerine yeni yayımlanan bulgular, “Bavyera’da Kaynak Sağlama-Koruma Biyoteknoloji – BayBiotech” proje grubuna ait “Proses Yoğunlaştırma için Biyofilmler” projesinden ilham alınarak elde edilmiştir. Bu grup, Bavyera Devlet Çevre ve Tüketiciyi Koruma Bakanlığı’ndan 2015 yılından beri toplam 2 milyon euro fon ayırmıştır.
Kaynak : sciencedaily.com
