Энергия из стока – это не фантастика

Учёные Тульского государственного университета приблизились к созданию биосенсоров и биотопливных элементов нового поколения, детально изучив механизм работы микробных биоплёнок.

Формирование и сохранение микробных биоплёнок представляют собой как серьёзную проблему, так и ценную возможность для современной биотехнологии. Хотя биоплёнки часто ассоциируются с такими неблагоприятными последствиями, как инфекции и промышленное биообрастание, их способность к внеклеточному переносу электронов открыла новые возможности для их применения в микробных топливных элементах и биосенсорах.

Учёные ТулГУ не первый год занимаются исследованиями биосенсоров и их практическим применением. В последние годы благодаря приобретённому в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» современному оборудованию, а также в научной кооперации с ведущими исследовательскими организациями России появилась возможность глубоко исследовать механизм электроактивности аэробных биоплёнок.

Научная группа под руководством заведующего лабораторией биологически активных соединений и биокомпозитов, директора «БиоХимТехЦентра» ТулГУ доктора технических наук Вячеслава Алексеевича Арляпова с коллегами из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН и Рязанского государственного медицинского университета опубликовала статью в одном из самых высокорейтинговых журналов в области биоэлектрохимических систем «Biosensors and Bioelectronics» – специализированном издании, посвящённом исследованиям, проектированию, разработке и применению биосенсоров и биоэлектроники.

В работе «Электроактивные биоплёнки из активного ила: детальное исследование переноса электронов на наноструктурированных электродах для создания биосенсоров и микробных топливных элементов» представлены новые фундаментальные данные о механизме электроактивности аэробных биоплёнок, выделенных из активного ила, и его усилении с помощью одностенных углеродных нанотрубок.
Авторы изучили механизм электронного транспорта в биопленках, основанный на феназиновых молекулах, что существенно расширило понимание биоэлектрохимической активности аэробных микроорганизмов вне классических моделей. Вклад исследователей существенно продвигает фундаментальные знания в области взаимодействия электроактивных биоплёнок и наноматериалов, открывая новые перспективы использования аэробных микроорганизмов в биоэлектрохимических системах.

- Способность микробных плёнок генерировать электрический ток хорошо известна, но в настоящее время это сложный и дорогостоящий процесс, - рассказал В.А. Арляпов. – Мы использовали простые и доступные микроорганизмы, которые можно выделить из сточных вод и вырастить их на наноматериалах. Это открыло перспективы выработки электроэнергии в процессе переработки сточных вод. Сейчас преждевременно говорить о конкретных объёмах, но даже если они будут достаточными, чтобы обеспечивать потребности конкретной очистной станции, простыми и недорогими в производстве биоэлектрохимическими устройствами, такую электроэнергию можно будет считать полезной, эффективной, а главное современной и экологичной.

Исследование способствует развитию биосенсоров нового поколения и экологически чистых энергетических устройств, сочетая биологическую активность с интерфейсами, улучшенными наноматериалами.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566325010723?via%3Dihub

Дмитрий Литвинов

фото Михаила Гиндина