To Βακτήριο που “αγαπάει” τον χρυσό και παράγει ηλιακά καύσιμα

Ένα βακτήριο που ονομάζεται Moorella thermoacetica, έχει ιδιαίτερη αδυναμία στον χρυσό. Οι ερευνητές του UC Berkeley College of Chemistry, ανακάλυψαν πως σε αντάλλαγμα για το χρυσό που καταναλώνει, το βακτήριο αυτό παράγει ηλιακά καύσιμα μέσω της φωτοσύνθεσης.

Το Moorella thermoacetica, έκανε το ντεμπούτο του ως το πρώτο μη φωτοευαίσθητο βακτήριο που πραγματοποίησε τεχνητή φωτοσύνθεση σε μια μελέτη με επικεφαλής τον Peidong Yang, καθηγητή στο Κολέγιο Χημείας.

Με την προσκόλληση νανοσωματιδίων απορρόφησης φωτός από θειούχο κάδμιο (CdS) στην εξωτερική βακτηριακή μεμβράνη, οι ερευνητές μεταμόρφωσαν το M. thermoacetica σε μια μικροσκοπική μηχανή φωτοσύνθεσης, μετατρέποντας το ηλιακό φως και το διοξείδιο του άνθρακα σε χρήσιμα χημικά.

Ο Γιανγκ και η ομάδα ερευνητών του τοποθέτησαν χρυσούς νανοκλάστες απορρόφησης φωτός στο εσωτερικό του βακτηρίου, δημιουργώντας ένα βιοϋβριδικό σύστημα που παράγει υψηλότερη απόδοση χημικών προϊόντων.

Για το πρώτο υβριδικό μοντέλο, M. thermoacetica-CdS, οι ερευνητές επέλεξαν το σουλφίδιο του καδμίου ως ημιαγωγό για την ικανότητά του να απορροφά ορατό φως. Αλλά επειδή το σουλφίδιο του καδμίου είναι τοξικό για τα βακτήρια, τα νανοσωματίδια έπρεπε να συνδέονται με την κυτταρική μεμβράνη «εξωκυτταρικά» από το σύστημα του  M. thermoacetica-CdS.

Το ηλιακό φως διεγείρει κάθε νανοσωματίδιο-σουλφίδιο του καδμίου για να δημιουργήσει ένα φορτισμένο σωματίδιο γνωστό ως ηλεκτρόνιο. Καθώς αυτά τα ηλεκτρόνια που παράγονται από το φως διαπερνούν το βακτήριο, αλληλεπιδρούν με πολλαπλά ένζυμα σε μια διαδικασία γνωστή ως “μείωση CO2”, προκαλώντας μια σειρά από αντιδράσεις που μετατρέπουν τελικά το CO2 σε οξικό άλας, ένα πολύτιμο χημικό προϊόν για την παραγωγή ηλιακών καυσίμων.

Το χρυσό nanocluster είναι η τελευταία ανακάλυψη που προέρχεται από το εργαστήριο του Yang, το οποίο τα τελευταία έξι χρόνια έχει επικεντρωθεί στη χρήση βιοϋβριδικών νανοδομών για τη μετατροπή του CO2 σε χρήσιμα χημικά, ως μέρος μιας συνεχιζόμενης προσπάθειας για την εξεύρεση προσιτών και άφθονων πόρων για ανανεώσιμα καύσιμα που θα χρησιμοποιούνται για την αποτροπή των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής.