Batterie a batteri

Esiste un batterio per degradare praticamente ogni tipo di composto organico e la decomposizione produce energia. Su questi due concetti si basano molte ricerche di produzione di energia eco-compatibile. Ora, i ricercatori del Biodesign Institute dell’Arizona State University hanno avuto un’intuizione che potrebbe portare alla commercializzazione di future celle a microbatteri (Mfc, microbial fuel cell) molto più efficienti di quelle attualmente in studio. La loro ricerca, finanziata in parte dalla Nasa, è stata pubblicata su Biotechnology and Bioengineeringè.

Le Mfc possono sfruttare una varietà di composti organici idratati. Tutti questi dspositivi si basano sullo stesso principio: come le batterie, hanno un anodo (che accumula cariche positive) e un catodo (che accumula cariche negative) connessi con un circuito esterno e immersi in una soluzione che conduce elettricità. In corrispondenza dell’anodo si trovano i batteri che decompongono i rifiuti organici. Durante questo processo, gli organismi liberano degli elettroni che vengono trasferiti all’anodo e che immediatamente viaggiano fino al catodo, attraverso il circuito esterno, generando così l’energia elettrica. Qui gli elettroni sono “presi” dagli ioni di ossigeno e idrogeno per formare acqua.

Come spiega Andrew Kato Marcus che ha condotto lo studio, i batteri utilizzano l’anodo per il loro metabolismo. Sulla superficie dell’elettrodo si forma così una comunità di batteri chiamata biofilm. I batteri nel biofilm producono una matrice di materiale che rimane attaccata all’anodo, composta di un complesso di proteine e zuccheri, e che ha una struttura a nanofili che facilita il passaggio di corrente. “All’interno della Mfc”, spiega Marcus,  “c’è il complesso ecosistema in cui i batteri vivono e generano la matrice che conduce gli elettroni. L’intero biofilm agisce come un anodo, un elettrodo vivente, quello che noi chiamiamo anodo-biofilm”.

Nel loro studio, i ricercatori hanno individuato tre variabili cruciali per il controllo delle Mfc: la quantità di rifiuti organici (ovvero il combustibile), l’accumulo di questa biomassa all’anodo e il potenziale elettrico nel biofilm. Questo terzo concetto è completamente nuovo: Marcus e colleghi hanno visto che, regolando il potenziale nel biofilm, è possibile controllare l’efficienza della cella e hanno mostrato che il biofilm produce molta più corrente quando ha un determinato spessore. Sapere come implementare la produzione di energia elettrica della Mfc potrebbe portare a un sistema tanto efficiente da essere competitivo. (t.m.)