İklim kriziyle mücadele ve küresel karbon salımını azaltma çabaları sürerken, Çin’deki Guangdong Teknoloji Üniversitesi ile Mısır Ulusal Araştırma Merkezi araştırmacılarının ortak çalışması çığır açıcı bir biyolojik mekanizmayı ortaya koydu. Çeltik tarlalarındaki oksijensiz çamur tabakasından izole edilen yeni bir bakteri türünün, doğrudan elektrik akımıyla beslenerek atmosferdeki karbondioksiti yakaladığı ve sanayi hammaddesine dönüştürdüğü belirlendi.
Çalışmanın sonuçları uluslararası hakemli bilim dergisi *Energy & Environmental Nexus* bünyesinde yayımlandı. Araştırmayı değerlendiren uzmanlar, canlının şeker veya klasik organik besinler yerine elektrotlardan doğrudan elektron toplayarak metabolizmasını çalıştırdığına dikkat çekiyor.
Hücre zarına döşeli biyolojik kablolar
Pirinç tarlalarının su altında kalan havasız çamur tabakaları, alternatif solunum yolları geliştiren mikroorganizmalar için doğal bir laboratuvar görevi görüyor. Keşfedilen kavisli kükürt bakterisini diğer elektrik üreten türlerden ayıran en temel unsur, elektronları iki yönlü olarak aktarabilme kabiliyeti.
Bakterinin yüzeyinde, elektrik akımını pürüzsüz ileten demir atomu içerikli özel “sitokrom” proteinleri yer alıyor. Görünmez biyolojik nanokablolar gibi işlev gören bu protein ağı, kimyasal bir aracıya ihtiyaç duymadan dış ortam ile hücre içi arasında doğrudan temas sağlıyor. Deneylerde akım yönüne göre bakterinin bağımsız protein hatları devreye soktuğu kanıtlandı.
Hem elektrik üretiyor hem de depoluyor
Bakterinin potansiyelini test eden bilim insanları, ilk aşamada organizmanın elektrik üretim performansını inceledi. Zorlu doğa koşullarında pas ve katı demir minerallerini parçalayarak elektron açığa çıkaran mikrop, laboratuvar ortamında demir minerallerinin yüzde 68’ini bir hafta içinde dönüştürmeyi başardı.
Grafit elektrotlarla donatılmış reaktörlerde stabil ve yoğun elektrik akımı üreten bakteri, üstün bir biyolojik batarya gibi çalışabileceğini gösterdi. Ancak araştırmanın asıl odağını, bu sürecin tersine çevrildiği durum oluşturdu.
Karbondioksiti yutarak yeşil hammadde üretiyor
Elektrotlara dışarıdan kesintisiz elektrik akımı verildiğinde, bakteri beslenme alışkanlığını değiştirerek elektronları enerji kaynağı olarak kullanmaya başladı. Karbon kaynağı olarak ise yalnızca karbondioksiti tüketti.
Bakteriyel fabrikanın işleyişi ve potansiyel kullanım alanları şu şekilde özetleniyor:
- Hammadde dönüşümü: Bakteri, karbondioksiti hücre içinde birleştirerek zengin bir organik bileşik olan asetata (sirke asidi) çeviriyor. Asetat; biyoplastik, yapıştırıcı, tekstil lifi ve endüstriyel çözücülerin üretiminde ana bileşen sayılıyor.
- Güneş ve rüzgara uyum: Elektrik kesildiğinde ölmeyen organizma, ortamdaki klasik organik maddeleri tüketmeye geçiyor. Bu esnek metabolizma, kesintili çalışan güneş ve rüzgar enerjisi santralleriyle entegrasyonu kolaylaştırıyor.
- Sanayi bacalarına biyoreaktör: Gelecekte fabrika bacalarının yanına kurulacak devasa biyoreaktörlerle, bacadan çıkan sera gazlarının temiz enerji yardımıyla anında faydalı kimyasallara dönüştürülmesi hedefleniyor.
