不可思议的细菌电池

        罗纳德•泰德是美国华盛顿海军研究实验室的工作人员。在他的办公室里，你可以发现各种惊奇的小玩意儿，例如有一种欢迎客人到来的发声装置，另外你还可以发现他的办公室里有一个特殊的电脑屏幕，这个屏幕可以显示最新空气和海水温度，这些最新数据都是通过附近河面上一个浮标不断将信号传送到罗纳德•泰德办公室的。

　　然而真正令人惊奇的并不是这些小玩意儿，而是这些装置所使用的电源。你能相信吗？这些装置都是靠细菌供电的。细菌在波拖马可河河底依靠吞食大量有机物产生电流，然后把产生的电流送到泰德放在河畔的电极中。泰德说：“这种细菌的发电模式很稳定，每天的发电量都差不多。”

　　泰德解释说，在自然界中，这种细菌会向富含铁元素的沉积物释放出多余的电子，但自然界中这种沉积物不多，因此这种细菌中的电子含量总是很饱满，它需要一个可以释放电子的途径。如果把电极放在这种含铁的沉积物中，并把它连成一个圈，细菌就可以释放电量。就这样，世界上最奇特的“电源”产生了。

　　这些都是6月出版的美国《商业周刊》一篇文章撰文指出的。其实细菌发电的历史由来已久，据《大众科技报》报道，早在1910年，英国植物学家发现有几种细菌的培养液能够产生电流，于是就以铂作电极，放入大肠杆菌或普通酵母菌的培养液，成功地制造出世界上第一个细菌电池。1984年，美国科学家设计了一种可供太空飞船使用的细菌电池，其电极的活性物质是航天员的尿液和活细菌，不过这种装置放电率较低。20世纪80年代末，英国化学家在细菌发电研究方面取得重大进展。他们让细菌在糖液中分解分子，以释放出电子，并促使电子向阳极运动产生电能。而美国科学家这次是利用河流中对含铁沉积物有放电性的细菌来发电。

　　据报道，泰德计划培养3种细菌为河流和海底的传感器等相关设备供电。如果研究能成功，对于那些海洋研究者和海军军事家们将带来很大的好处，因为细菌供电可以弥补在荒凉偏僻地方电池供电的不足。

　　科学家们为细菌发电这种新型的供电方式构思了广阔的前景。他们设想制造一种机器能够寻找并吃掉有机物来产生电流。基因测序的先驱者克雷格•温特指出微生物供电的方法甚至可以减低对产油国的依赖。国家科学基金会的帕特立克•布尔劳尼克说：“细菌发电这种模式虽然还处于初级研究阶段，但它具有广阔的前景。”马萨诸塞州大学的微生物学家德里克•拉乌里研究出了细菌发电的原理，为了证明这种供电方式的潜能，他设计了用细菌细胞为挂件玩具和其他装置供电。

　　德里克•拉乌里最近还有一个重大发现。他发现有些可以产生电流的细胞如Geobacter在细胞外长有长长的、纤细的丝。在观看儿子的足球比赛时，拉乌里与另一位也看儿子踢球的爸爸“碰撞”出了一个奇异的设想，即细菌的这些细长的丝可能是它们纯天然的“电线”。后来经过试验证明，电流确实流经这些细丝。

　　这个发现具有重要的现实意义。以前拉乌里和其他科学们认为细菌只有靠着电极才可以发电，而这些长在细菌细胞外的细丝却说明细菌可以远距离发电。这样，成千上万个细菌就可以同时向一个电极发电，产生10倍甚至15倍于原来设想的电量。这个集成发电的思路吸引了许多致力于开发细菌能源的公司，如丰田汽车公司。拉乌里说：“或许以后我们可以依靠细菌来驱动汽车。”

　　不仅如此，细菌除了可发电之外，还可以制造氢气。正在对此进行研究的离子能公司的总裁说：“我们已经证明了细菌制造氢气的可能性，接下来需要在一个更广的应用范围内证明它的可行性。”

　　克雷格•温特的公司、SyntheticGenomics公司和劳伦斯•伯克利国家实验室在利用细菌发电方面则走得更远。他们正在研究用基因改造的方法来使细菌利用阳光或排泄物产生氢气或其他能源。如果能够找出产生能源的基因的排序方法，细菌能源的产生过程就可以在控制之中了。劳伦斯•伯克利国家实验室的研究人员说：“这种合成的微生物的机体可以被重新构架，这样就可以让它们产生各种需要的能源了。”这项研究进行得很快，温特说结果在15年内就可以出来了。

　　风险投资家史蒂夫•诸尼文森指出，现在越来越多的实验倾向于利用生物能来解决诸如能源等问题。绿色燃料技术公司已经开始用一种海藻把烟囱排放的有害气体中的氮和二氧化碳转化成有机燃料。可以预见的是，生物能在不远的将来拥有无限的可能。 (责任编辑：泉水)

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