Phát minh đột phá sản xuất điện từ vi khuẩn E. coli

Bên cạnh những giá trị trong nhiều ngành công nghiệp, việc sản xuất điện từ vi khuẩn E. coli cũng góp phần trong việc xử lý chất thải hữu cơ - vốn là vấn đề đau đầu tại nhiều quốc gia trên thế giới.

Kể từ năm 1911, khi Michael Potter - nhà nấm học người Anh - nhận thấy men bia có thể tạo ra điện, các nhà khoa học đã cố gắng khai thác năng lượng của pin nhiên liệu vi sinh vật.

Hình dạng vi khuẩn E. coli hình que khi nhìn qua kính hiển vi. (Ảnh: Getty).

Thế nhưng hiệu suất của các "lò phản ứng sinh học" là quá nhỏ bé để có thể sử dụng trong thực tế. Hơn nữa, vi khuẩn lại tương đối kén chọn những chất nền mà chúng sử dụng để tạo ra điện.

Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne (EPFL) đã thành công biến đổi gene một trong những loài vi khuẩn phổ biến nhất, Escherichia coli (hay E. coli), để tạo ra điện từ nước thải nhà máy bia.

"E. coli có thể phát triển trên nhiều nguồn khác nhau. Điều này cho phép chúng tôi sản xuất điện ở nhiều môi trường, bao gồm cả từ nước thải", Ardemis Boghossian, tác giả của nghiên cứu cho biết.

Để nâng cao khả năng tạo ra điện của E. coli, các nhà nghiên cứu đã sửa đổi bộ gene của nó để bao gồm các phức hợp protein được tìm thấy trong Shewanella oneidensis, một trong những loài vi khuẩn tạo ra điện nổi tiếng nhất.

Theo chia sẻ, S. oneidensis tạo ra một dòng điện khi nó khử kim loại. Dòng điện này tương đối nhỏ, và đã được sử dụng để phát hiện các kim loại độc hại như asen trong các hệ thống nguyên mẫu.

Thức ăn thừa
Việc sản xuất điện từ vi khuẩn E. coli cũng góp phần trong việc xử lý chất thải hữu cơ - vốn là vấn đề đau đầu tại nhiều quốc gia trên thế giới. (Ảnh: Getty).

Bằng cách kết hợp tất cả các thành phần của S. oneidensis ở E. coli, nhóm nghiên cứu đã tăng cường hiệu điện thế của dòng điện lên gấp 2 lần so với các chủng được thiết kế trước đó.

Chất nền được lựa chọn để vi khuẩn hoạt động là nước thải được thu thập từ một nhà máy bia địa phương ở Lausanne, Thụy Sĩ. Các nhà khoa học cho biết, vi khuẩn điện được biến đổi sinh học có thể phát triển theo cấp số nhân bằng cách "ăn" chất thải này.

Những tín hiệu là vô cùng tích cực, khi vi khuẩn được biến đổi gene được cho là hoàn toàn có thể thích nghi với các dòng chất thải và nguyên liệu thô khác. Điều này đồng nghĩa với việc vi khuẩn E. coli có thể sẽ sớm được thử nghiệm trong môi trường thực tế.

"Nếu khuẩn E. coli thích nghi tốt, nó có thể mang lại sự tiết kiệm năng lượng đáng kể cho các ngành công nghiệp hàng đầu thế giới", nhóm nghiên cứu cho biết.

Ngoài ra, cách làm này cũng góp phần trong việc xử lý chất thải hữu cơ - vốn là vấn đề đau đầu tại nhiều quốc gia trên thế giới.

Cập nhật: 15/09/2023 Dân Trí