Mikroba ini menghirup metana dan mengubahnya menjadi listrik dalam baterai hidup yang aneh

Sejauh gas rumah kaca pergi, metana adalah penjahat diam yang bisa diam-diam menyeret kita lebih dalam dan lebih dalam ke dalam krisis iklim. Setidaknya itu ada di atmosfer kita 25 kali lebih efektif menjebak panas sebagai karbon dioksida.

Ini juga tidak terlalu efisien – pembakaran dapat mengubah kurang dari setengah energi dalam gas alam menjadi energi listrik.

Dalam upaya untuk memeras lebih banyak elektron dari setiap ledakan metana, para peneliti di Belanda telah menjelajahi bentuk pembangkit listrik yang agak tidak konvensional – yang dapat Anda lihat dengan mikroskop.

“Ini bisa sangat berguna untuk sektor energi,” mengatakan Cornelia Welte, ahli mikrobiologi di Radboud University.

“Pada pembangkit biogas saat ini, metana diproduksi oleh mikroorganisme dan kemudian dibakar, yang menggerakkan turbin dan dengan demikian menghasilkan listrik. Kurang dari setengah biogas diubah menjadi listrik dan itu adalah output maksimum yang dapat dicapai. Kami ingin mengevaluasi apakah kami dapat melakukan yang lebih baik dengan mikroorganisme.”

Di pusat penyelidikan mereka adalah spesies archaea – mikroba mirip bakteri yang dikenal karena kemampuan luar biasa mereka untuk bertahan hidup dalam kondisi yang aneh dan keras, termasuk kemampuan untuk memecah metana di lingkungan rendah oksigen.

Jenis spesifik ini, yang dikenal sebagai anaerobik metanotrofik (ANME) Archaea, lakukan trik metabolisme ini dengan menyumbangkan elektron dalam rantai reaksi elektrokimia, menggunakan beberapa jenis logam atau metaloid di luar sel mereka, atau bahkan menyumbangkannya ke spesies lain di lingkungan mereka.

Pertama kali dijelaskan pada tahun 2006genus ANME methanoperedens Telah ditemukan untuk mengoksidasi metana dengan sedikit bantuan dari nitrat, membuatnya cukup di rumah di rawa basah dari gorong-gorong pertanian yang direndam pupuk kandang di Belanda.

Upaya untuk menarik elektron dari proses ini dalam sel bahan bakar mikroba telah menghasilkan voltase kecil yang dihasilkan tanpa meyakinkan secara pasti proses apa yang mungkin berada di balik konversi.

Jika archaea ini pernah menunjukkan harapan sebagai sel daya yang menghabiskan metana, mereka benar-benar harus menghasilkan arus dengan cara yang jelas dan tidak ambigu.

Untuk membuat segalanya lebih sulit methanoperedens bukanlah mikroba yang mudah untuk dibudidayakan.

Jadi Welte dan rekan penelitinya mengumpulkan sampel mikroba yang mereka ketahui didominasi oleh archaea penyedot metana ini dan membudidayakannya di lingkungan rendah oksigen di mana metana adalah satu-satunya donor elektron.

Mereka juga menempatkan anoda logam yang disetel ke tegangan nol di dekat koloni ini, yang secara efektif menciptakan sel elektrokimia yang siap menghasilkan listrik.

“Kami sedang membuat semacam baterai dengan dua terminal, satu menjadi terminal biologis dan yang lainnya menjadi terminal kimia,” mengatakan Ahli mikrobiologi Helen Ouboter, juga dari Universitas Radboud.

“Kami menumbuhkan bakteri di salah satu elektroda, di mana bakteri menyumbangkan elektron yang dihasilkan ketika metana diubah.”

Setelah menganalisis konversi metana menjadi karbon dioksida dan mengukur arus berfluktuasi yang mencapai puncaknya hingga 274 miliampere per sentimeter persegi, tim menyimpulkan bahwa lebih dari sepertiga arus dapat dikaitkan secara langsung dengan pembuangan metana.

Dalam hal efisiensi, 31 persen energi dalam metana diubah menjadi energi listrik, sehingga sebanding dengan beberapa pembangkit listrik.

Mengotak-atik proses lebih lanjut dapat mengarah pada penciptaan baterai hidup yang sangat efisien yang menggunakan biogas, membuat lebih banyak percikan api dari setiap bit gas dan mengurangi kebutuhan untuk menyalurkan metana jarak jauh. Dan itu penting karena beberapa pembangkit listrik metana hampir tidak mencapai efisiensi sekitar 30 persen.

Tapi secara optimis, kita harus menemukan cara untuk melepaskan diri dari ketergantungan kita pada semua bahan bakar fosil.

Selain aplikasi teknologi, tidak ada salahnya mempelajari lebih lanjut tentang berbagai cara gas rumah kaca yang berbahaya ini dipecah di lingkungan kita.

Studi ini dipublikasikan di perbatasan dalam mikrobiologi.