«Τροποποιήσαμε το βακτήριο E.coli, το πιο ευρέως διερευνώμενο μικρόβιο, για να παράγει ηλεκτρισμό» λέει η καθηγήτρια Άρντεμις Μπογκοσιάν, επιστήμονας του EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne).
«Αν και υπάρχουν εξωτικά μικρόβια που παράγουν με φυσικό τρόπο ηλεκτρισμό, μπορούν να το κάνουν μόνο με παρουσία συγκεκριμένων χημικών. Το E. coli μπορεί να αναπτυχθεί σε ένα μεγάλο εύρος πηγών, κάτι που μας επέτρεψε να παράγουμε ηλεκτρισμό σε ένα μεγάλο εύρος περιβαλλόντων, μεταξύ των οποίων και από λύματα».
Σε επιστημονικό άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Joule, η ομάδα της Μπογκοσιάν αναφέρει το συγκεκριμένο σημαντικό επίτευγμα στα βιοηλεκτρονικά, εξελίσσοντας τις δυνατότητες του Ε. Coli για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Σε αυτό το πλαίσιο παρουσιάζεται μια πρωτοποριακή προσέγγιση η οποία θα μπορούσε να φέρει επανάσταση τόσο στη διαχείριση λυμάτων όσο και στην παραγωγή ενέργειας.
Το E. coli, που αποτελεί «συνήθη ύποπτο» σε βιολογικές έρευνες, αξιοποιήθηκε για την παραγωγή ηλεκτρισμού μέσω μιας διαδικασίας που είναι γνωστή ως EET (extracellular electron transfer, εξωκυτταρική μεταφορά ηλεκτρονίων). Οι ερευνητές του EPFL τροποποίησαν το E. coli έτσι ώστε να παρουσιάζει ενισχυμένη ΕΕΤ, με αποτέλεσμα εξαιρετικά αποδοτικά «ηλεκτρικά μικρόβια». Σε προηγούμενες μεθόδους απαιτούνταν συγκεκριμένα χημικά για παραγωγή ηλεκτρισμού, ωστόσο αυτό δεν ισχύει με το E. coli.
Μία από τις καινοτομίες της εν λόγω έρευνας είναι η δημιουργία μιας πλήρους «οδού» ΕΕΤ στο E. coli, κάτι που δεν είχε επιτευχθεί ξανά στο παρελθόν. Ενσωματώνοντας στοιχεία από το Shewanella oneidensis MR-1, ένα βακτήριο γνωστό για την παραγωγή ηλεκτρισμού, οι ερευνητές ήταν σε θέση να φτιάξουν μια οδό που διασχίζει την εσωτερική και την εξωτερική μεμβράνη του κυττάρου. Αυτή η οδός ξεπερνά τις προηγούμενες, μερικές προσεγγίσεις και οδήγησε σε τριπλάσια αύξηση στην παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος συγκριτικά με συμβατικές στρατηγικές.
Ιδιαίτερα σημαντικό είναι το ότι το τροποποιημένο Ε. coli παρουσίασε αξιοσημείωτες επιδόσεις σε πολλαπλά περιβάλλοντα, περιλαμβανομένων λυμάτων που συλλέγονταν από μια ζυθοποιία. Ενώ «εξωτικά» ηλεκτρικά μικρόβια αποτύγχαναν, το τροποποιημένο E. coli ευδοκιμούσε, δείχνοντας τις δυνατότητές του ως προς τη διαχείριση λυμάτων σε μεγάλη κλίμακα και την παραγωγή ενέργειας.
«Αντί να βάλουμε ενέργεια στο σύστημα για να επεξεργαστούμε οργανικά απόβλητα, παράγουμε ηλεκτρισμό ενώ επεξεργαζόμαστε οργανικά απόβλητα την ίδια στιγμή- με ένα σμπάρο δυο τρυγόνια» λέει η Μπογκοσιάν.
Το τροποποιημένο E. coli μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας ένα μεγάλο εύρος πηγών και ως εκ τούτου μπορεί να αξιοποιηθεί σε μικροβιακές κυψέλες καυσίμου και πολλούς άλλους τομείς και εφαρμογές.