O transporte de metano das cabeças de poço de gás para o mercado oferece várias oportunidades para que esse gás de efeito estufa vaze para a atmosfera. Agora, uma equipe internacional de pesquisadores deu o primeiro passo para converter metano diretamente em eletricidade usando bactérias, de uma forma que poderia ser feita perto dos locais de perfuração.

"Atualmente, temos que enviar metano por meio de oleodutos, "disse Thomas K. Wood, titular da cadeira dotada de biotecnologia e professor de engenharia química, Estado de Penn. "Quando você envia metano, você libera um gás de efeito estufa. Não podemos eliminar todo o vazamento, mas poderíamos cortá-lo pela metade se não o transportássemos por meio de um tubo a longas distâncias. "

O objetivo dos pesquisadores é usar células de combustível microbianas para converter metano em eletricidade perto das cabeças de poço, eliminando o transporte de longa distância. Essa meta ainda está longe no futuro, mas agora eles criaram uma célula de combustível movida a bactérias que pode converter o metano em pequenas quantidades de eletricidade.

"As pessoas têm tentado por décadas converter metano diretamente, "disse Wood." Mas eles não foram capazes de fazer isso com células de combustível microbianas. Projetamos uma cepa de bactéria que pode. "

As células a combustível microbianas convertem energia química em energia elétrica usando microorganismos. Eles podem funcionar na maioria dos materiais orgânicos, incluindo águas residuais, acetato e resíduos de cerveja. Metano, Contudo, causa alguns problemas para as células de combustível microbianas porque, embora existam bactérias que consomem metano, eles vivem nas profundezas do oceano e atualmente não podem ser cultivados em laboratório.

"Sabemos de uma bactéria que pode produzir uma enzima energética que agarra o metano, "disse Wood." Não podemos cultivá-los em cativeiro, mas olhamos o DNA e encontramos algo do fundo do Mar Negro e o sintetizamos. "

Os pesquisadores realmente criaram um consórcio de bactérias que produz eletricidade porque cada bactéria faz sua parte no trabalho. Usando abordagens biológicas sintéticas, incluindo clonagem de DNA, os pesquisadores criaram uma bactéria como aquelas nas profundezas do Mar Negro, mas um que eles podem cultivar em laboratório. Esta bactéria usa metano e produz acetato, elétrons e a enzima energética que agarra os elétrons. Os pesquisadores também adicionaram uma mistura de bactérias encontradas no lodo de um digestor anaeróbico - a última etapa no tratamento de resíduos. Esta lama contém bactérias que produzem compostos que podem transportar elétrons para um eletrodo, mas essas bactérias precisavam ser aclimatadas ao metano para sobreviver na célula de combustível. Eles relatam os resultados de seu trabalho hoje (17 de maio) em Nature Communications .

"Precisamos de ônibus de elétrons neste processo, "disse Wood." Bactérias na lama agem como essas naves. "

Uma vez que os elétrons alcançam um eletrodo, o fluxo de elétrons produz eletricidade. Para aumentar a quantidade de eletricidade produzida, os pesquisadores usaram um gênero bacteriano que ocorre naturalmente - Geobacter, que consome o acetato criado pela bactéria sintética que captura o metano para produzir elétrons.

Para mostrar que um lançador de elétrons era necessário, os pesquisadores executaram a célula de combustível apenas com a bactéria sintética e Geobacter. A célula de combustível não produzia eletricidade. Eles adicionaram ácidos húmicos - um lançador de elétrons não vivo - e as células de combustível funcionaram. As bactérias do lodo são melhores veículos do que os ácidos húmicos porque são autossustentáveis. Os pesquisadores entraram com patentes provisórias neste processo.

"Este processo gera muita eletricidade para uma célula de combustível microbiana, "disse Wood." No entanto, neste ponto, esse valor é 1, 000 vezes menos do que a eletricidade produzida por uma célula a combustível de metanol. "

O estudo é publicado em Nature Communications .