科学家一直在努力利用微生物的力量作为清洁能源的有吸引力的来源。现在，亚利桑那州立大学生物设计研究所研究员Prathap Parameswaran博士及其同事研究了一种通过使用特殊细菌来提高清洁能源生产效率的方法。
微生物电化学电池或MXC能够使用细菌呼吸作为释放电子的手段，其可用于产生电流并产生清洁电力。通过微小的重新配置，这种装置也可以进行电解，为氢生产提供绿色通道，减少对天然气和其他化石燃料的依赖，现在用于大多数制氢。
MXC类似于电池，每个终端都配有梅森罐大小的腔室。细菌在“阳性”室(称为阳极)中生长。该研究小组，由布鲁斯·里特曼，生物设计的中心，环境生物技术主任的带领下，先前已经表明，这种细菌能够生存和成长的阳极电极，并且可以使用废料作为食物，(细菌的饮食主食包括猪粪或者其他农场废物)在将电子转移到电极上以产生电力的同时生长。
在微生物电解槽(MEC)中，如在当前研究中使用的那样，在阳极处产生的电子在负(阴极)室中加入阳性带电质子以形成氢气。“MEC阳极发生的反应与用于发电的微生物燃料电池相同，”Parameswaran说。“根据我们的运营方式，最终产量会有所不同。”
当细菌在无氧或厌氧环境中生长时，它们附着在MXC的阳极上，形成糖和蛋白质的粘性基质。在这样的环境中，当用有机化合物进料时，在生物膜阳极中建立有效的细菌伙伴关系，所述生物膜阳极由发酵罐，氢清除剂和阳极呼吸细菌(ARB)组成。这种生物基质，称为生物膜阳极，是一种强导体，能够有效地将电子转移到阳极，在那里它们跟随电流梯度到达阴极侧。
本研究表明，通过在阳极室中选择称为同型产乙酸菌的其他细菌，可以改善从阳极到阴极的电子流动水平。同源 - 乙酸菌从废物中的氢中捕获电子，产生乙酸盐，乙酸盐是阳极细菌的非常有利的电子供体。
该研究表明，在有利条件下，阳极细菌在与同型产乙酸菌形成相互关系或同源性后，可以更有效地将氢转化为电流。该团队还能够减少其他消耗水原的微生物的负面影响，例如产生甲烷的产甲烷菌，否则会窃取系统中的一些可用电子，从而减少电流。通过向adode的微生物炖中添加称为2-溴乙烷磺酸的化学物质来实现对产甲烷菌的选择性抑制。
该小组使用化学和基因组方法来确认同型产乙酸菌的鉴定。除了检测乙酸盐外，还发现了中间产物甲酸盐。在定量PCR分析的帮助下，该团队还能够以FTHFS(一种与乙酸发生特异性相关的基因)的形式获得产乙酸菌的基因组特征。
“我们能够确定这些同型产乙酸菌可以占优势并形成关系，”Parameswaran说。未来的研究将探讨如何在没有化学抑制剂的情况下维持同型产乙酸菌和阳极菌之间的相互关系。
进一步的进展可为最终大规模商业化系统铺平道路，同时处理废水并产生清洁能源。“现在最大的限制之一就是我们缺乏知识，”Cesar Torres说，他是当前研究的共同作者之一，他强调要对MXC中细菌群落的相互作用有很多了解。
托雷斯指出，这个领域还很年轻，并指出MXC上的工作仅在大约8年前才开始。“我认为在未来5到10年内，社区将带来许多非常有用的信息，这将使我们获得良好的应用。
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