19 sep. 2023
1 minuut
Het vermogen van de E. coli-bacterie om elektriciteit op te wekken is verbeterd. De aanpak biedt een duurzame oplossing voor de verwerking van organisch afval en presteert tegelijkertijd beter dan eerdere state-of-the-art technologieën, waardoor nieuwe kansen ontstaan voor microbiële elektriciteitsproductie.
“We hebben de E. coli-bacterie, de meest bestudeerde microbe, geëngineerd om elektriciteit op te wekken”, zegt Ardemis Boghossian van EPFL. “Hoewel er exotische microben zijn die van nature elektriciteit produceren, kunnen ze dit alleen in de aanwezigheid van specifieke chemicaliën. E. coli kan groeien op een breed scala aan bronnen, waardoor we elektriciteit konden produceren in een breed scala aan omgevingen, ook uit afvalwater.”
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Joule.
De onderzoekers hebben de E. coli-bacteriën zo ontworpen dat ze verbeterde extracellulaire elektronenoverdracht (EET) vertonen, waardoor ze zeer efficiënte ‘elektrische microben’ zijn. Een van de belangrijkste innovaties is het creëren van een compleet EET-traject binnen E. coli, een prestatie die nog niet eerder is bereikt. Door componenten van Shewanella oneidensis MR-1, een bacterie die bekend staat om het opwekken van elektriciteit, te integreren, construeerden de onderzoekers een geoptimaliseerd pad dat de binnen- en buitenmembranen van de cel overspant. Deze nieuwe route overtrof eerdere gedeeltelijke benaderingen en leidde tot een drievoudige toename van de elektrische stroomopwekking vergeleken met conventionele strategieën.
Afvalwater als speeltuin
De ontwikkelde E. coli vertoonde opmerkelijke prestaties in verschillende omgevingen, waaronder afvalwater uit een brouwerij. Waar exotische elektrische microben haperden, bloeide de gemodificeerde E. coli op, wat zijn potentieel voor grootschalige afvalverwerking en energieproductie aantoont.
“In plaats van energie te steken in het systeem om organisch afval te verwerken, produceren we elektriciteit terwijl we tegelijkertijd organisch afval verwerken – we slaan twee vliegen in één klap!” zegt Boghossian.
De implicaties van het onderzoek reiken verder dan afvalverwerking. Omdat de kunstmatige E. coli elektriciteit kan opwekken uit een breed scala aan bronnen, kan hij worden gebruikt in microbiële brandstofcellen, elektrosynthese en biosensoren – om maar een paar toepassingen te noemen. Bovendien betekent de genetische flexibiliteit van de bacterie dat deze kan worden aangepast aan specifieke omgevingen en grondstoffen, waardoor het een veelzijdig hulpmiddel kan worden voor duurzame technologieontwikkeling.
Het laatste nieuws
