Le acque reflue calde e salate sono un sottoprodotto di molte industrie, compresa la produzione di petrolio e gas, lavorazione dei frutti di mare e tintura dei tessuti. I ricercatori KAUST stanno esplorando modi per disintossicare tali acque reflue generando contemporaneamente elettricità. Stanno usando batteri con proprietà notevoli:la capacità di trasferire elettroni all'esterno delle loro cellule (esoelettrogeni) e la capacità di resistere a temperature estreme e salinità (estremofili).

I ricercatori, guidato da Pascal Saikaly, ha utilizzato l'acqua raccolta da tre pozze di acqua salmastra nel Mar Rosso per riempire prototipi di celle di elettrolisi microbica (MEC), noto anche come celle a combustibile. "Le pozze salate del Mar Rosso sono ottimi posti per trovare batteri estremofili perché sono tra gli ambienti naturali più estremi del mondo, con salinità fino al 25% e temperature superiori a 46°C, " spiega l'autore principale ed ex studente di dottorato e postdoc di KAUST, Noura Shehab. "Però, il loro potenziale per la generazione di elettricità non è stato precedentemente esplorato".

Tipicamente, I MEC prendono la forma di bottiglie di vetro, che sono pieni di acque reflue, e contengono elettrodi sterili in grafite e acciaio inossidabile. "Qualsiasi batterio esoelettrogenico presente può ossidare la materia organica nelle acque reflue, generando elettroni che vengono trasportati all'elettrodo positivo. Quando viene applicata una piccola tensione al sistema, gli elettroni si combinano con i protoni nell'acqua all'elettrodo negativo, produzione di idrogeno, " spiega il coautore Krishna Katuri. Così, puliscono contemporaneamente l'acqua e generano idrogeno, un pulito, carburante trasportabile.

In questo studio, MEC con acqua da una piscina salata, Valdivia, ha generato una corrente elettrica stabile per quasi due mesi, resiste a temperature di 70°C e salinità del 25%. L'analisi genetica del biofilm dei microrganismi che colonizzano l'anodo ha mostrato un'alta percentuale del genere Bacterioides e significativamente più di questi batteri rispetto a quelli trovati nei campioni originali. Questo arricchimento del biofilm da parte di Bacterioides mostra che i membri di questo genere hanno un forte potenziale per prosperare in condizioni estreme, durante la generazione di corrente elettrica.

Ora un capo tecnologo nell'industria, Shehab è orgogliosa di questo primo studio per esplorare le pozze salate del Mar Rosso come una nuova fonte di batteri esoelettrogeni. "Abbiamo dimostrato non solo che gli esoelettrogeni sono presenti in questi ambienti, ma anche che possono essere utilizzati per eseguire MEC in condizioni difficili di alta temperatura e alta salinità, " lei dice.

I ricercatori stanno ora esplorando modi per arricchire i MEC con altri batteri noti come elettrotrofi, che sono in grado di consumare elettroni, anche dal Mar Rosso. "Questi hanno il potenziale per convertire i prodotti di scarto, come l'anidride carbonica, in preziosi prodotti chimici, come metano e acetato, " spiega Saikaly.