Il trasporto di metano dalle teste di pozzo di gas al mercato offre molteplici opportunità per questo gas serra di fuoriuscire nell'atmosfera. Ora, un team internazionale di ricercatori ha compiuto il primo passo per convertire il metano direttamente in elettricità utilizzando batteri, in un modo che potrebbe essere fatto vicino ai siti di perforazione.

"Attualmente, dobbiamo spedire metano tramite metanodotti, " ha detto Thomas K. Wood, titolare della cattedra di biotecnologie e professore di ingegneria chimica, Penn State. "Quando spedisci metano, rilasci un gas serra. Non possiamo eliminare tutte le perdite, ma potremmo tagliarlo a metà se non lo spedissimo tramite tubi per lunghe distanze".

L'obiettivo dei ricercatori è utilizzare celle a combustibile microbiche per convertire il metano in elettricità vicino alle teste pozzo, eliminando il trasporto a lunga distanza. Questo obiettivo è ancora lontano nel futuro, ma ora hanno creato una cella a combustibile alimentata da batteri che può convertire il metano in piccole quantità di elettricità.

"Per decenni le persone hanno cercato di convertire direttamente il metano, " ha detto Wood. "Ma non sono stati in grado di farlo con le celle a combustibile microbiche. Abbiamo progettato un ceppo di batteri in grado di farlo".

Le celle a combustibile microbiche convertono l'energia chimica in energia elettrica utilizzando i microrganismi. Possono funzionare sulla maggior parte dei materiali organici, comprese le acque reflue, acetato e scarti della birra. Metano, però, causa alcuni problemi alle celle a combustibile microbiche perché, mentre ci sono batteri che consumano metano, vivono nelle profondità dell'oceano e attualmente non sono coltivabili in laboratorio.

"Sappiamo di un batterio in grado di produrre un enzima energetico che cattura il metano, " disse Wood. "Non possiamo farli crescere in cattività, ma abbiamo esaminato il DNA e abbiamo trovato qualcosa dal fondo del Mar Nero e l'abbiamo sintetizzato".

I ricercatori hanno effettivamente creato un consorzio di batteri che produce elettricità perché ogni batterio fa la sua parte del lavoro. Utilizzando approcci biologici sintetici, compresa la clonazione del DNA, i ricercatori hanno creato un batterio come quelli nelle profondità del Mar Nero, ma uno che possono crescere in laboratorio. Questo batterio utilizza metano e produce acetato, elettroni e l'enzima energetico che cattura gli elettroni. I ricercatori hanno anche aggiunto una miscela di batteri presenti nei fanghi di un digestore anaerobico, l'ultimo passaggio nel trattamento dei rifiuti. Questo fango contiene batteri che producono composti in grado di trasportare elettroni a un elettrodo, ma questi batteri dovevano essere acclimatati al metano per sopravvivere nella cella a combustibile. Riportano i risultati del loro lavoro oggi (17 maggio) in Comunicazioni sulla natura .

"Abbiamo bisogno di navette elettroniche in questo processo, "disse Wood. "I batteri nei fanghi fungono da navette."

Una volta che gli elettroni raggiungono un elettrodo, il flusso di elettroni produce elettricità. Per aumentare la quantità di energia elettrica prodotta, i ricercatori hanno utilizzato un genere batterico naturale:Geobacter, che consuma l'acetato creato dai batteri sintetici che cattura il metano per produrre elettroni.

Per dimostrare che era necessaria una navetta elettronica, i ricercatori hanno eseguito la cella a combustibile solo con i batteri sintetici e Geobacter. La cella a combustibile non produceva elettricità. Hanno aggiunto acidi umici, una navetta di elettroni non vivente, e le celle a combustibile hanno funzionato. I batteri del fango sono navette migliori degli acidi umici perché sono autosufficienti. I ricercatori hanno depositato brevetti provvisori su questo processo.

"Questo processo produce molta elettricità per una cella a combustibile microbica, " disse Wood. "Tuttavia, a questo punto tale importo è 1, 000 volte meno dell'elettricità prodotta da una cella a combustibile a metanolo."

Lo studio è pubblicato su Comunicazioni sulla natura .