Mob:
Početna
Ponedjeljak, 20.Studenog 2017 (03:08:57) - Godina:15

Odaberite teme

Arhiva kolumni

O Portalu

Parentium.com se pohranjuje u digitalnom arhivu NSK
Advent u Poreču

Električna struja iz bakterija

Tehnologija/znanost, 14.11.2017. (08:35)
(Izvor:Bug Online)Link

Kad sam tamo negdje sedamdesetih godina prošloga stoljeća imao dvadeset i nešto ljeta, u ruke mi je došla „Sekularizacija medicine“, knjiga što ju je napisao autor koji se skrivao iza imena Brljan, nadimka što mu ga je (znakovito) dala njegova mama. I zaista je svašta zabrljao i nadrljao, između ostalog i kako je napravio žive stanice miješajući razrjeđivač s vodom i iz njih, stanica, dobio električnu struju, koja ga je „stresla“ kad ih je dodirnuo.

U svakoj ludosti ima mudrosti, u svakoj laži istine. U stanici ne postoji „atomska centrala“ kako je tvrdio Brljan, no stanični se metabolizam upravo na tome temelji, na proizvodnji ovoga ili onoga vida električne struje. Kroz stanične membrane teku struje svakojakih iona i upravo je nevjerojatno što je sve u živom organizmu njima regulirano: u telekomunkacijskim se sustavima miješanje signala sprječava različitom frekvencijom, no u živim se bićima to postiže različitim ionima. Tako prijenos vodikovih iona kroz staničnu membranu proizvodi energiju, strujanje kalcijevih iona regulira metabolizam, a difuzija acetilkolina (koji je također kation) prenosi živčane impulse na sinapsama, mjestima dodira živčanih vlakana. No ne bih duljio. Pozornost znanstvenika privukle su bakterije koje kroz membrane ne prenose ione, dakle električki nabijene atome ili skupine atoma, nego najmanje čestice s električnim nabojem – elektrone.

Riječ je o elektrogenim mikroorganizmima. Najpoznatiji od njih, bakterija Shewanella oneidensis, dobiva elektrone iz reakcije mliječne kiseline s vodom pri čemu nastaje octena kiselina i ugljikov dioksid. Elektroni se kroz membranu prenose proteinima sličnim hemoglobinu, ili – bolje – citokromima, molekulama koji prenose elektrone u našim stanicama. No što činiti kad elektroni dođu na vanjsku stranu stanične membrane? Membrana će se, znamo iz fizike, nabiti statičkim elektricitetom poput staklene kuglice ili kondenzatora. Da bismo statički elektricitet pretvorili u onaj dinamički, električnu struju – i to smo učili u školi – treba nam nekakva žica. Ali kako napraviti žicu za bakteriju?

Upravo su se izumom takve, sasvim sitne žice pohvalili američki znanstvenici iz Kalifornije. Kako objavljuje časopis Cell iz veljače ove godine, oni su napravili DSFO+, što je  kratica sustavnog kemijskog imena od četrdeset slova koje ovdje neću, jasno, navoditi. Ono što je u toj strukturi bitno je ferocenski dio, atom željeza koji se nalazi u sendviču dvaju peteročlanih prstena ugljikovih atoma. Takve su, ferocenske strukture bile svojedobna senzacija jer se nikako nisu mogle uklopiti u teoriju valencije – za koji je atom ugljika vezano željezo? No dosta o tome.

Bitno je u ovoj našoj priči da DSFO+ stvara električki vodljivi most između elektrode i bakterijske stanice. Jedan se naime kraj molekule veže za elektrodu dok drugi prodire u membranu bakterije i iz nje izvlači elektrone. Dovoljno je dakle u kulturu bakterija staviti ugljičnu elektrodu, a potom u nju dodati DSFO+ da bi otopina s obzirom na njega bila jednomikromolarna. Upravo se pri toj koncentraciji bakterije najbolje vežu za elektrodu (tj. dobiva se najjača struja), a da pritom rečena kemikalija na njih ne djeluje toksično.

Evo podataka. Bakterijska elektrana radi bolje od one na ugljen jer 56% energije dobivene oksidacijom mliječne u octenu kiselinu pretvara u električnu struju. Uz gustoću od stotinu tisuća bakterija po kvadratnom milimetru elektrode, kvadratni metar njezine površine postiže jakost od 8,4 miliampera uz napon od 0,2 volta. Nije to neka struja, tek 75 femptoampera po stanici, ali se može usavršiti. Na istu površinu elektrode moglo bi se vezati mnogo više bakterija, na što ukazuju mikroskopske snimke:  na njima se vidi tek tu i tamo pokoja bakterija na površini ugljičnog vlakna.

Moguće primjene? Ima ih bezbroj, a prije svega za pročišćavanje otpadnih voda. Mliječna kiselina je naime čest, gotovo bismo rekli redoviti produkt bakterijskog metabolizma, pa bi otpadne vode, baš zato što je sadrže, mogle postati izvor energije. Štoviše, rezultati američkih znanstvenika ukazuju da bi se za proizvodnju električne struje mogle upotrijebiti i bakterije koje je inače ne proizvode – a sve zahvaljujući nanometarskoj, molekularnoj žici.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, umirovljeni je znanstveni savjetnik koji je čitav radni vijek proveo na zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada baveći se teorijskom i bioanorganskom kemijom. Sedam je godina bio glavni urednik Prirode, a sada je urednik rubrike Kemija u nastavni u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti, rezultat koje su stotine znanstveno-popularnih članaka, 12 znanstveno-popularnih knjiga i 7 izložbi u Tehničkom muzeju Nikola Tesla. Uskoro mu izlazi još jedna knjiga, ovaj put na temu novih teorija o postanku života na Zemlji.



Mobilna verzija članka

Oglasi

Generali osiguranje Poreč - O.Keršovani 2
Sabina travel - Poreč
Istraalf  Mobile Phone Shop - Bookstore
HAK Auto-klub Poreč
Brzi servis, prodaja i otkup mobitela - La-Ri - Poreč - Kandlerova 4