In condizioni anaerobiche, alcuni batteri possono produrre elettricità. Questo comportamento può essere sfruttato nelle celle a combustibile microbiche, con particolare attenzione ai sistemi di trattamento delle acque reflue. Un punto debole è la densità di potenza insoddisfacente delle cellule microbiche. Una soluzione non convenzionale è ora presentata da scienziati di Singapore e cinesi:come riportato sulla rivista Angewandte Chemie , hanno rivestito dal vivo, batteri elettroattivi con un polimero conduttore e ottenuto un anodo ad alte prestazioni per celle a combustibile microbiche.

La storia delle celle a combustibile microbiche risale all'inizio del XX secolo, quando gli scienziati collegavano le cellule batteriche con gli elettrodi per generare elettricità. Il principio è che, se non è presente ossigeno, il metabolismo dei batteri cambia per produrre protoni ed elettroni invece di anidride carbonica e acqua. Questi elettroni possono essere utilizzati per la generazione di corrente in una cella elettrochimica. Tali celle a combustibile microbiche sono attualmente molto studiate per la produzione di energia sostenibile e, specialmente, trattamento delle acque reflue. Il loro punto debole è la densità di potenza. Gran parte del potenziale elettrochimico dei batteri viene sprecato perché non trasmettono facilmente gli elettroni prodotti all'elettrodo. Per renderli più conduttivi, Qichun Zhang della Nanyang Technological University, Singapore, ei suoi colleghi hanno esplorato l'idea di avvolgere i batteri in un guscio di polimeri conduttori di elettroni. La sfida con questo è che i batteri rivestiti devono essere ancora vitali.

Gli scienziati si sono affidati al polimero polipirrolo. "Si prevede che la modifica delle cellule batteriche con polipirrolo migliori la conduttività elettrica delle cellule batteriche senza ridurne la vitalità, " hanno spiegato gli autori. Gli ioni di ferro sono stati impiegati come "iniziatore ossidativo per rendere i monomeri di pirrolo polimerizzati sulla superficie [del batterio]". L'organismo scelto era il proteobatterio Shewanella oneidensis, che è noto per la sua tolleranza ai metalli e per lo stile di vita sia aerobico che anaerobico. ancora vivo e attivo, i batteri rivestiti sono stati testati per la generazione di biocorrente con un anodo di carbonio. Rispetto alle loro controparti non modificate, hanno infatti mostrato una resistenza 23 volte più piccola (che significa, maggiore conduttività), un aumento di cinque volte della produzione di energia elettrica, e una densità di potenza massima 14 volte superiore dell'anodo in una cella a combustibile microbica. E se i batteri fossero nutriti con lattato, gli autori hanno osservato una corrente pronunciata, cosa che non è avvenuta quando sono stati utilizzati batteri non rivestiti.

L'approccio di Zhang è una notevole soluzione al problema della conduttività di un anodo microbico. Gli autori ritengono che questo schema di rivestimento di batteri vivi possa aggiungere una nuova dimensione all'esplorazione delle celle a combustibile microbiche, così come la ricerca generale sulla funzionalizzazione della superficie cellulare.