Batterie a carica batterica

Esiste un batterio per degradare praticamente ogni tipo di composto organico e la decomposizione produce energia. Questi due principi sono alla base delle ricerche di un gruppo di ricercatori dell’Arizona State University, guidati dal Dr. Prathap Parameswaran nella produzione di energia eco-compatibile.

Il Dr. Prathap Parameswaran e la sua cella a batteri

Già nel 2008 veniva annunciata una speciale cella elettrochimica alimentata da metaboliti batterici (chiamate MFC, MEC o MXC), evidenziandone alcune criticità, come le scarse conoscenze scientifiche nel campo, ma contando sulle enormi potenzialità del procedimento si è giunti ad un importante sviluppo.

Le celle MFC sono in grado di sfruttare la “respirazione” batterica come un mezzo per generare un flusso di elettroni, di fatto producendo una differenza di potenziale che opportunamente applicata a due elettrodi immersi in acqua induce l’elettrolisi generando idrogeno.

Queste celle appaiono come una specie di batteria divisa in due sezioni e i batteri proliferano nella camera del polo positivo (anodo), dove gli elettroni prodotti si coniugano con i protoni presenti al catodo per formare idrogeno gassoso. Secondo Parameswaran, l’esito finale della reazione può variare cambiando alcune condizioni.

Quando i batteri crescono in anaerobiosi (un ambiente privo di ossigeno), aderiscono all’anodo della cella, formando una matrice appiccicosa di zuccheri e  proteine, e se alimentati con composti organici si crea una sorta di collaborazione fra diversi microorganismi nel biofilm anodico, composto da batteri fermentativi, consumatori di idrogeno e un’altra classe di batteri chiamati ARB (anode respiring bacteria). Questa matrice vivente è un buon conduttore, ed è in grado di trasferire efficacemente gli elettroni verso l’anodo, generando così una differenza di potenziale.

Negli ultimi sviluppi di questa ricerca, si è dimostrato che il flusso di elettroni può essere ottimizzato selezionando opportuni ceppi batterici omoacetogenici, che catturano l’idrogeno da materiali di scarto (rifiuti) producendo acetati, i quali sono ottimi donatori di elettroni  per i batteri anodici. Sembra che la collaborazione sintrofica fra i diversi batteri nelle condizioni più favorevoli, aumenti notevolmente la conversione di elettroni per la produzione di idrogeno.

Ulteriori sviluppi in questo campo potrebbero spianare la strada per un eventuale commercializzazione su larga scala di sistemi per il trattamento delle acque reflue e produrre allo stesso tempo energia pulita. “Una delle più grandi limitazioni in questo momento è la nostra mancanza di conoscenza”, afferma Cesar Torres, uno dei co-autori di questo studio, che sottolinea che c’è ancora molto da capire circa le interazioni delle comunità batteriche all’interno delle MXC.

Un percorso promettente che potrebbe rappresentare una semplice soluzione a due grandi problemi del mondo moderno.

Fonte: PhysOrg

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