大腸桿菌透過廢水產生電力，將廢棄物轉化為可持續能源的突破性研究
研究介紹
瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究人員在生物電子學領域取得了重大突破，提高了大腸桿菌產生電力的能力。這一創新方法在有機廢物處理方面提供了一個可持續的解決方案，同時超越了先前的最先進技術，為多功能微生物電力生產開拓了新的前景。 EPFL 的 Ardemis Boghossian 教授表示：“我們改造了大腸桿菌，這是被研究最廣泛的微生物，使其產生電力。雖然有些異常的微生物可以自然產生電力，但它們只能在特定化學物質存在的情況下進行。大腸桿菌可以在各種來源上生長，這使得我們能夠在廣泛的環境中，包括廢水中產生電力。” 這項研究成果刊登在《Joule》期刊上，研究人員報告了一項在生物電子學領域的突破性成就，提升了常見大腸桿菌產生電力的能力。這項工作概述了一種能夠改變廢物管理和能源生產方式的新方法。大腸桿菌產生電力的突破
大腸桿菌是生物學研究的重要基礎，在這項研究中被利用來透過外源電子傳輸（EET）過程產生電力。EPFL 的研究人員對大腸桿菌進行了基因改造，使其表現出增強的 EET 能力，使其成為高效的“電力微生物”。與先前需要特定化學物質來產生電力的方法不同，這種生物改造的大腸桿菌可以在代謝多種有機基質的同時產生電力。 這項研究的一個關鍵創新是在大腸桿菌中建立了一個完整的 EET 通路，這在過去從未實現。透過整合來自產生電力著名的腥臭球菌（Shewanella oneidensis MR-1）的元件，研究人員成功地構建了一個跨越細胞內外膜的最佳化通路。這種新型通路超越了先前的部分方法，在電流產生方面增加了三倍，相比於傳統策略，大腸桿菌的電力產量有了顯著的提高。廢水處理的應用
重要的是，改造後的大腸桿菌在各種環境中表現出卓越的效能，包括從一個啤酒廠收集的廢水中。異常的電活性微生物無法生存，而改造的大腸桿菌則繁榮生長，展示了在大規模廢物處理和能源生產方面的潛力。 Boghossian 教授表示：“我們不再需要在系統中投入能量來處理有機廢物，而是在處理有機廢物的同時產生電力，一舉兩得。我們甚至在 EPFL 附近的一家當地啤酒廠（Les Brasseurs）直接測試了我們的技術。異常的電活性微生物甚至無法生存，而我們的生物改造電力細菌卻能夠大幅度繁殖，依靠這些廢棄物為其提供營養。” 這項研究的意義不僅限於廢物處理。改造的大腸桿菌能夠從廣泛的來源中產生電力，可以應用於微生物燃料電池、電化學合成和生物感測等多種應用。此外細菌的基因靈活性意味著可以根據特定環境和原料進行調整，使其成為可持續技術發展的多功能工具。 主文作者 Mohammed Mouhib 表示：“我們的工作非常及時，因為改造的生物電力微生物正在不斷拓展實際應用的範疇。相比之前只依賴部分通路的最先進技術以及最近在該領域發表的最重要論文中使用的微生物，我們創下了一個新紀錄。隨著該領域的持續研究努力，我們對生物電力細菌的未來充滿期待，並且迫不及待地希望我們和其他人將該技術推向新的規模。”結論：將廢物轉化為可持續能源的希望
這項研究的突破性成果將廢物處理和能源生產結合在一起，提供了一種可持續的解決方案。改造的大腸桿菌的能力，可以從廢水等多種有機資源中產生電力，使其具有廣泛的應用前景。將此技術應用於微生物燃料電池、電化學合成和生物感測等領域，可以為可持續技術發展做出重要貢獻。 該研究的創新不僅在於改造了大腸桿菌以產生電力，還在於建立了一個完整的 EET 通路，使電力產量大幅提高。這將為未來的研究提供新的方向和挑戰，並促進生物電力微生物技術的發展。相關資料及引用
Ardemis A. Boghossian 等人，《Joule》 （2023）：《Extracellular electron transfer pathways to enhance the electroactivity of modified Escherichia coli》。 DOI: 10.1016/j.joule.2023.08.006。原文來源：Ecole Polytechnique Federale de Lausanne。引文：Bioengineered E. coli generates electricity from wastewater (2023, September 8) from https://techxplore.com/news/2023-09-bioengineered-coli-generates-electricity-wastewater.html。 注意：本檔案受版權保護。除了為了私人研究或研究之目的而進行的公平交易之外，嚴禁未經許可重製任何部分內容。內容僅供參考。
Biotechnology-生物工程、大腸桿菌、廢水處理、電力生產
