Καλλιτεχνική
απόδοση βιοαντιδραστήρα (αριστερά) από βακτήρια με σουλφίδιο του καδμίου, η
παραγωγή φωτοαπορροφητικών νανοκρυστάλλων (μέσον), που μετατρέπουν νερό και
διοξείδιο του άνθρακα – με την βοήθεια
του ηλιακού φωτός – σε χρήσιμα υλικά. Artist's rendering of bioreactor
(left) loaded with bacteria decorated with cadmium sulfide, light-absorbing
nanocrystals (middle) to convert light, water and carbon dioxide into useful
chemicals (right). Credit:
Kelsey K. Sakimoto
Οι
επιστήμονες κατασκεύασαν βακτήρια καλυμμένα με απειροελάχιστους ημιαγωγούς που
μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μελλοντική πηγή ενέργειας από ηλιακό φως,
διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Τα λεγόμενα βακτήρια «cyborg» παράγουν οξικό οξύ, το οποίο μπορεί να
μεταβληθεί σε καύσιμο και πλαστικό. Στα πειράματα που έγιναν στο εργαστήριο, τα
βακτήρια αποδείχθηκαν πολύ πιο αποτελεσματικά στη σύλληψη ηλιακού φωτός σε
σύγκριση με τα φυτά. Η εργασία των επιστημόνων παρουσιάστηκε στο συνέδριο της
Αμερικανικής Εταιρείας Χημείας στην Ουάσιγκτον.
Εδώ
και πολλά χρόνια οι επιστήμονες προσπαθούν να προχωρήσουν σε μία διαδικασία που
να αντιγράφει τη φωτοσύνθεση. Στη φύση, η χλωροφύλλη διαδραματίζει κομβικό ρόλο
στη διαδικασία βοηθώντας τα φυτά να μετατρέψουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό,
με τη χρήση του ηλιακού φωτός, σε οξυγόνο και γλυκόζη. Ωστόσο, οι επιστήμονες
λένε ότι η διαδικασία είναι σχετικά αναποτελεσματική. Στην πραγματικότητα, η
νέα προσέγγιση προσπαθεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας
εφοδιάζοντας τα βακτήρια με ηλιακούς πίνακες.
Μελετώντας
παλιά βιβλία μικροβιολογίας, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι κάποια βακτήρια
έχουν φυσική άμυνα έναντι του καδμίου, του υδραργύρου και του μολύβδου που τους
επιτρέπει να μετατρέπουν τα βαρέα μέταλλα σε ένα σουλφίδιο που στην
πραγματικότητα δεν είναι άλλο από ένας απειροελάχιστος ημιαγωγός στην επιφάνειά
τους.
«Είναι εκπληκτικά απλή η φυσική ικανότητα των βακτηρίων, απλώς δεν το είχαμε προσέξει ποτέ», λέει ο δρ Κέλσεϊ Σακιμότο του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ. «Τα αναπτύσσουμε και μετά προσθέτουμε λίγο κάδμιο και φυσικά παράγουν κρυστάλλους σουλφιδίου του καδμίου που δημιουργούν συσσωματώματα στο εξωτερικό του σώματός τους. Μεγαλώνουμε τα βακτήρια μέσα σε υγρό και προσθέτουμε μικρές ποσότητες διαλύματος καδμίου και μετά λίγες ημέρες έχουμε αυτούς τους καταπληκτικούς φωτοσυνθετικούς οργανισμούς. Στην πραγματικότητα είναι πολύ απλή χημεία».
«Είναι εκπληκτικά απλή η φυσική ικανότητα των βακτηρίων, απλώς δεν το είχαμε προσέξει ποτέ», λέει ο δρ Κέλσεϊ Σακιμότο του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ. «Τα αναπτύσσουμε και μετά προσθέτουμε λίγο κάδμιο και φυσικά παράγουν κρυστάλλους σουλφιδίου του καδμίου που δημιουργούν συσσωματώματα στο εξωτερικό του σώματός τους. Μεγαλώνουμε τα βακτήρια μέσα σε υγρό και προσθέτουμε μικρές ποσότητες διαλύματος καδμίου και μετά λίγες ημέρες έχουμε αυτούς τους καταπληκτικούς φωτοσυνθετικούς οργανισμούς. Στην πραγματικότητα είναι πολύ απλή χημεία».
Τα
νέα ενισχυμένα βακτήρια παράγουν οξικό οξύ, στην πραγματικότητα ξίδι, από το
διοξείδιο του άνθρακα, το νερό και το ηλιακό φως. Εχουν απόδοση που φτάνει στο
80%, τετραπλάσια, δηλαδή, από τα ηλιακά κάτοπτρα που κυκλοφορούν στο εμπόριο
και περισσότερο από έξι φορές τα επίπεδα της χλωροφύλλης.
«Εκτιμούμε πολύ την αξία αυτών των βακτηρίων
και την ικανότητά τους να παράγουν οξικό άλας, γιατί μπορούμε να το
χρησιμοποιήσουμε προκειμένου να κατασκευάσουμε πιο ενδιαφέροντα προϊόντα»,
καταλήγει ο δρ Σακιμότο.
