Elävät sähkölaitokset ovat tulossa. Geobakteerit kirnuavat sähkövirtaa ja puhdistavat saastunutta maata.


ja puhdistavat saastunutta maata.

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Kuvittele, että olet lentokentällä. Naputtelet kannettavaasi kuumeisesti, kun ruutu yhtäkkiä pimenee. Voi ei! Akku! Mutta ei hätää. Otat tietokonelaukusta pienen pullon ja lorautat kannettavaasi etikkaa. Pienet mikrobit koneen sisällä saavat ruokaa, ja pääset jatkamaan naputtelua.

Etikalla toimiva tietokone ei välttämättä ole kovin kaukaista tulevaisuutta. Massachusettsin yliopistossa kehitetyt mikrobikennot - eräänlaiset bakteereilla  toimivat paristot - saavat käyttövoimansa etikasta ja sokerista, ja ne tuottavat jo riittävästi sähköä taskulaskimia ja kauko-ohjauksisia leikkiautoja varten.

Sisältö jatkuu mainoksen alla



Kultakin talteen


Geobakteereilla näyttää olevan Midaksen kosketus. Professori Derek Lovleyn ryhmä havaitsi hiljattain, että jouduttuaan kosketuksiin liukoisen kullan kanssa geobakteerit voivat muuttaa sen kiinteäksi. Kun tutkimus julkaistiin, myös kultakaivosyhtiöt liittyivät geobakteerijahtiin.

Liukoista kultaa esiintyy käytännössä kaikkialla meressä, mutta äärimmäisen pieniä määriä. Pieniä rikastumia voi kuitenkin syntyä valtameren pohjan kuumiin lähteisiin ja mustiin savuttajiin, joissa liukoinen kulta kohtaa sopivia bakteereja. Ne siirtävät kultamolekyyleihin pari elektronia lisää, jolloin metallista tulee kiinteää ja puhtaampaa.

Lovley uskoo, että osa sedimenttikivistä löytyvistä kultaesiintymistä on syntynyt tällä tavalla. Ne ovat muodostuneet miljardeja vuosia sitten valtamerten kuumissa lähteissä ja jääneet kiven sisään noustessaan merestä kuivalle maalle.



Mikä tahansa bakteeri ei kelpaa

Mikrobiologit ovat unelmoineet mikrobien tuottamasta sähköstä jo vähintään sata vuotta. Sähkö syntyisi periaatteessa samalla tavalla kuin tavallisessa paristossa: sysäämällä elektronit liikkeeseen. Kun bakteeri hajottaa ravintomolekyylin, se saa samalla muutaman ylimääräisen elektronin, jotka se luovuttaa ympäristöönsä. Jos bakteerit luovuttaisivat nämä elektronit suoraan elektrodiin, kuten pariston napaan, ihminen saisi sähköä käyttääkseen.

Monet kokeilut mikrobikennoilla eivät ole herättäneet suuria toiveita. Useimmat bakteerit nimittäin hengittävät happea ja luovuttavat elektroninsa happimolekyyleille. Kun elektronit ovat liittyneet happeen, ne eivät ole enää vapaita sähköntuotantoon. Tämän vuoksi tutkijat joutuvat lisäämään mikrobikennoihin välittäjäainetta, joka kerää ylimääräiset elektronit jo bakteerin sisästä ja kuljettaa ne erikseen elektrodiin. Menetelmä on hidas ja epäkäytännöllinen.


Geobakteeri siirtää elektroneja metalliin

Mikrobikennojen kehittämisessä alkoi kuitenkin nousu 1990-luvun alussa, kun Massachusettsin yliopiston professori Derek R. Lovley löysi Potomacjoen pohjamudasta uudenlaisia bakteereita. Nämä bakteerit, jotka saivat myöhemmin nimekseen Geobacter metallireducens, "hengittivät" metallia.

Geobakteerit tarjosivat oivallisen oikotien tehokkaampien mikrobikennojen kehittämiseen. Koska ne elivät hapettomassa pohjamudassa, ne eivät voineet siirtää elektroneja happeen vaan siirsivät ne suoraan rautaan. Laboratoriokokeissa ne kasvoivat tyytyväisinä Potomacjoen mudassa metallisten elektrodien päällä ja luovuttivat elektroninsa niihin.


Kiinnostaa armeijaa ja autoteollisuutta

Geobakteerien löytymisen jälkeen Lovleyn ryhmän ei ole tarvinnut hakea apurahoja. Hänen laboratorioonsa on virrannut miljoonia dollareita tutkimusrahaa niin Yhdysvaltain hallitukselta kuin Pentagonilta ja autoteollisuudelta.

Yhdysvaltain armeijaa kiinnostaa mikrobikennojen hyödyntäminen kaukaisissa kohteissa, joissa paristojen ja akkujen vaihto on hankalaa.

Autoteollisuus on luonnollisesti kiinnostunut auton akkujen korvaamisesta mikrobikennoilla.

Myös energiateollisuus on korvat höröllään, sillä mikrobit lupailevat käytännössä ehtymätöntä energianlähdettä. Pystyväthän ne käyttämään ravinnokseen mitä tahansa orgaanista jätettä, kuten merten pohjamutaa.

Mikrobikennot ovat myös erittäin tehokkaita. Kun perinteisessä puunpoltossa kyetään hyödyntämään vain noin 30 prosenttia puun sisältämästä energiasta, bakteerit muuntavat jopa 80-90 prosenttia etikan tai sokerin sisältämästä energiasta sähköksi.


Saasteet kuriin samoilla bakteereilla

Sähköntuotannon lisäksi geobakteereja on valjastettu menestyksellisesti saastuneiden maa-alueiden puhdistukseen. Niiden ensimmäisiä tehtäviä on ollut siivota valtava radioaktiivisen uraanin saastuttama jäteallas Coloradon osavaltiossa.

Geobakteerit puhdistavat saasteita muuttamalla niiden olomuotoa. Esimerkiksi Coloradon radioaktiivisessa jätteessä uraani esiintyy liukoisina ja tappavan myrkyllisinä yhdisteinä, jotka voivat saastuttaa vesistöjä ja päätyä juomaveteen. Geobakteerit muuntavat liukoisia yhdisteitä uraniniitiksi. Se on samaa liukenematonta kiveä kuin uraanikaivoksissa, eikä se enää leviä ympäristöön. Toisin sanoen veden sisältämä uraani vajoaa hitusina vesistön pohjalle, josta sen voi kerätä pois tai jonne sen voi jättää rauhaan.

Öljyn saastuttamia maa-alueita bakteerit puhdistavat toisella tavalla. Öljy on orgaanista jätettä, joten ne käyttävät sitä ravinnokseen.

Nyt tutkijat miettivät, miten öljyn syömisen sivutuotteena syntyvän elektronivirran voisi valjastaa sähköntuotantoon. Näin saastuneet maa-alueet tuottaisivat sähköä puhdistuessaan.

Verrattuna tavanomaisiin menetelmiin, joissa saastunut maa-aines kaivetaan ylös ja kuljetetaan pois, mikrobien käyttö on monin verroin yksinkertaisempaa. Maahan vain porataan reikiä ja lorotetaan niihin etikkaa. Kun geobakteerien määrä lisääntyy, alkaa vispilänkauppa elektronien kanssa.


Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla