En condiciones anaeróbicas, ciertas bacterias pueden producir electricidad. Este comportamiento puede aprovecharse en pilas de combustible microbianas, con un enfoque especial en los esquemas de tratamiento de aguas residuales. Un punto débil es la densidad de potencia insatisfactoria de las células microbianas. Científicos de Singapur y China presentan ahora una solución poco convencional:como se informa en la revista Angewandte Chemie , recubrieron en vivo, bacterias electroactivas con un polímero conductor y se obtuvo un ánodo de alto rendimiento para pilas de combustible microbianas.

La historia de las pilas de combustible microbianas se remonta a principios del siglo XX, cuando los científicos conectaron las células bacterianas con electrodos para generar electricidad. El principio es que, si no hay oxígeno presente, el metabolismo de las bacterias cambia para producir protones y electrones en lugar de dióxido de carbono y agua. Estos electrones se pueden utilizar para la generación de corriente en una celda electroquímica. Actualmente, estas pilas de combustible microbianas se están investigando intensamente para la producción de energía sostenible y, especialmente, tratamiento de aguas residuales. Su punto débil es la densidad de potencia. Gran parte del potencial electroquímico de las bacterias se desperdicia porque no transmiten fácilmente los electrones producidos al electrodo. Para hacerlos más conductores, Qichun Zhang de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, y sus colegas exploraron la idea de envolver las bacterias en una capa de polímeros conductores de electrones. El desafío con esto es que las bacterias recubiertas aún deben ser viables.

Los científicos confiaron en el polímero polipirrol. "Se prevé que la modificación de células bacterianas con polipirrol mejore la conductividad eléctrica de las células bacterianas sin reducir su viabilidad, "explicaron los autores. Los iones de hierro se emplearon como" el iniciador oxidativo para producir monómeros de pirrol polimerizados en la superficie [de la bacteria] ". El organismo de elección fue la proteobacteria Shewanella oneidensis, que es conocido por su tolerancia a los metales y estilos de vida aeróbicos y anaeróbicos. Todavía vivo y activo las bacterias recubiertas se probaron para la generación de biocorriente con un ánodo de carbono. En comparación con sus contrapartes no modificadas, De hecho, mostraron una resistencia 23 veces menor (lo que significa, conductividad mejorada), un aumento de cinco veces en la generación de electricidad, y una densidad de potencia máxima 14 veces mayor del ánodo en una pila de combustible microbiana. Y si las bacterias fueran alimentadas con lactato, los autores observaron una corriente pronunciada, lo que no sucedió cuando se utilizaron bacterias sin recubrimiento.

El enfoque de Zhang es una solución notable al problema de conductividad de un ánodo microbiano. Los autores creen que este esquema de recubrimiento de bacterias vivas puede agregar una nueva dimensión a la exploración de las células de combustible microbianas. así como investigación general sobre funcionalización de la superficie celular.