近日,，美國麻省理工大學(xué)的德里克·洛維利及同事在實驗研究“泥菌”屬微生物時發(fā)現(xiàn),，這種親沉淀的厭氧型微生物具有的類似頭發(fā)的絲狀結(jié)構(gòu)能幫助它在污泥及廢水中產(chǎn)生電流。研究人員十分驚喜地說,，經(jīng)過長時間進(jìn)化,，此細(xì)菌單個細(xì)胞的發(fā)電能力得到了極大的加強。同時,，與以往的細(xì)菌相比,，它能與更薄的生物被膜兼容，從而提高電流在電極上集中的速度,，節(jié)省發(fā)電時間,。
研究表明，使用“泥菌”屬微生物能顯著提高發(fā)電量,，同時也為人類通過遺傳篩選的辦法挑選產(chǎn)能效率更高的有機(jī)物提供了依據(jù),。此項工程得到了美國海軍研究辦公室與美國能源部的支持，有關(guān)具體情況已經(jīng)發(fā)表在8月份的《生物傳感器與生物電子學(xué)》雜志上,，網(wǎng)上可查,。
此外，新發(fā)現(xiàn)為提高微生物燃料電池質(zhì)量提供了新方法,，同時也能拓寬人們的思路,，利用除污泥外的更多已有資源發(fā)電。此外,，研究人員還在實驗中改進(jìn)了微生物的生存環(huán)境,，讓其電流傳輸?shù)男矢摺?/p>
洛維利說，據(jù)保守估計,，該細(xì)菌將微生物電池的發(fā)電量增加了8倍,；有了這樣的產(chǎn)電效率，我們打破了近幾年來一直困擾人類的關(guān)于微生物燃料電池產(chǎn)電量過小的瓶頸,。眼下,，研究人員準(zhǔn)備將微生物電池計劃進(jìn)一步升級,，設(shè)計出能夠利用廢水及可再生生物給料生產(chǎn)電力的微生物燃料電池,，用于在處理每戶家庭廢水的同時發(fā)電（這一點在發(fā)展中國家尤其具吸引力）、為可移動的電子產(chǎn)品及交通工具充電,、通過生物學(xué)方式治理已受污染的環(huán)境等,。
“泥菌”屬微生物的絲狀菌毛極其纖細(xì),，長度為寬度的數(shù)千倍，直徑3至5納米,，僅為人類頭發(fā)的1/20000,。雖然纖細(xì)，但這些菌毛卻十分結(jié)實,，而且因為具有導(dǎo)電功能,，被人戲稱為“納米電線”。
“泥菌”屬微生物能夠利用有機(jī)廢物及沉淀發(fā)電的秘密就在于這些“納米電線”,。研究人員說,，“泥菌”屬微生物菌毛似乎在生物被膜的形成過程中起著十分重要的作用，而生物被膜能夠幫助將土壤或沉淀物中的電子傳輸?shù)借F片上,。自然界中,，細(xì)菌群落可以形成具有粘著力的生物被膜，并附著于某個擁有食物來源的物體之上,，為細(xì)菌生長提供生存環(huán)境,。
雖然看似偶然，但“泥菌”屬微生物生物被膜的電子傳導(dǎo)能力其實是自然選擇的結(jié)果,。而自然的這一屬性也讓洛維利想到了利用自然選擇的力量增強該微生物的發(fā)電能力,。在實驗中，洛維利在石墨電極上培養(yǎng)“泥菌”屬微生物,，為其提供醋酸鹽作為生物給料,，讓細(xì)菌群落分泌出活躍的生物黏液以及形成通過“納米電線”導(dǎo)電的生物被膜。在新的實驗中,，研究人員在電極上增加了400毫伏的微電流,，讓微生物生長更密集、發(fā)電更多,。
洛維利發(fā)現(xiàn),，在過去短短的5個月中，通過提供更具挑戰(zhàn)性帶電的環(huán)境,，他收獲到的是加強型的微生物,。它們的發(fā)電能力比最初的菌種提高了至少8倍。他對實驗結(jié)果表示非常滿意,，說這是對他付出努力的一個極快的反饋,，并強調(diào)讓他最開心的是通過實驗，學(xué)會了如何掌探微生物的發(fā)電能力,。
1987年在美國東部的波拖馬可河的污泥中,，洛維利最初發(fā)現(xiàn)厭氧型細(xì)菌“泥菌”，并利用它能利用鐵等金屬呼吸的特性，對其進(jìn)行了土壤凈化實驗,。但“泥菌”所具有的潛力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了研究人員的想象,。2002年，微生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了它能夠利用土壤中的有機(jī)物,、沉淀物及廢水發(fā)電,。2005年，微生物學(xué)家最終了解到“泥菌”的這種能力是來源于它具有導(dǎo)電特性的菌毛,。上述的一系列發(fā)現(xiàn)讓人類對該微生物做了大量研究,、探索怎樣利用微生物的特性發(fā)電、最終導(dǎo)致了微生物發(fā)電電池的誕生,。（生物谷Bioon.com）
