Informace

Které bakterie uvolňují získatelnou energii z organické hmoty kořenové zóny?

Které bakterie uvolňují získatelnou energii z organické hmoty kořenové zóny?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Nedávno jsem slyšel o úspěšném úsilí, které získává energii z půdy na rostlinných základnách kvůli zjevně bakteriálnímu rozpadu odpadů z rostlin:

Prostřednictvím fotosyntézy rostlina produkuje organickou hmotu. Část této organické hmoty se používá k růstu rostlin, ale velkou část rostlina nemůže využít a je vylučována do půdy kořeny. Přirozeně se vyskytující mikroorganismy rozkládají kolem kořenů organické sloučeniny, aby získaly energii. Při tomto procesu se elektrony uvolňují jako odpadní produkt. Poskytnutím elektrody pro mikroorganismy, kterým mohou darovat své elektrony, lze elektrony sbírat jako elektřinu. Výzkum ukázal, že růst rostlin není ohrožen sklizní elektřiny, takže rostliny pokračují v růstu, zatímco se současně vyrábí elektřina.

Zde je patrně více výzkumu, a to bylo obzvláště zajímavé (PDF), protože jasněji uvádí, že skutečně mluvíme o bakteriích:

Koncept PlantPower je založen na spolupráci rostlin a mikroorganismů při výrobě elektřiny in-situ. Rostliny přijímají oxid uhličitý a vodu a zachycují světelnou energii. Tato energie je uložena v chemických vazbách vyrobených cukrů pomocí oxidu uhličitého a vody. Část této chemicky uložené energie se přenáší do kořenů rostlin. Tuto energii přítomnou v kořenové zóně pak mohou zachytit takzvané elektrochemicky aktivní bakterie. Tyto organismy jsou schopny oxidovat organickou hmotu přítomnou v kořenové zóně a přenášet elektrony bohaté na energii na elektrodu. Energie nesená elektrony může být použita jako elektrická energie, po které elektrony reagují na jiné elektrodě s kyslíkem za vzniku vody.

Rád bych porozuměl tomuto procesu, pokud jde o to, jaké bakterie nebo "mikroorganismy" jsou zde využívány. Zdá se, že doplňují půdu nějakým druhem bakterií, které působí tímto specifickým způsobem uvolňování dalších elektronů, které pak mohou být sklizeny.

Nějaká představa o tom, jaký druh mikroorganismů nebo bakterií má tento druh reakce, při které uvolňují nebo vylučují energii, kterou lze získat (a zřejmě CO2 + H+) při konzumaci rostlinných „exkrementů“ (C.6H12Ó6)?

Po dalším pátrání jsem našel nějaké, možná zajímavé informace z Wikipedie:

Co mě zde nakonec mate je, že druhá metoda zmíněná dříve ve skutečnosti nezdůrazňuje žádnou konkrétní věc druh rostlin, a proto si nemůžu pomoct, ale myslím, že pro tento scénář možná existují nějaké další užitečnější bakterie ...


Stručná odpověď

Je známo, že velké množství půdních mikroorganismů je schopno využívat pevné anody jako akceptory elektronů pro svůj metabolismus, čímž vytváří určitý elektrický proud. Geobacter spp., Clostridia a Deltaproteobakterie patří mezi ně (1. Nemohl jsem však najít žádný rozsáhlý seznam těchto mikrobů. Je pravděpodobné, že velký počet těchto mikrobů dosud nebyl identifikován.

Nedávno byla zveřejněna recenze na rostlinné mikrobiální palivové články a mohla by vás zajímat (2).

Dlouhá odpověď

Rostlinné mikrobiální palivové články jsou speciálním případem mikrobiálních palivových článků

Systém představený na vašem prvním obrázku vyvíjí nizozemská společnost s názvem Plant-e a spadá do konceptu Rostlinné mikrobiální palivové články (PMFC).

Jednoduše řečeno, mikrobiální palivový článek (MFC) je zařízení, ve kterém je chemická energie obsažená v chemických mezích organických substrátů přeměněna na elektrickou energii mikroby. Mikroby spotřebovávají organické substráty a používají anodu jako konečný akceptor elektronů svého metabolismu. Nazývají se mikrobi, kteří jsou schopni využívat anody jako jímače elektronů pro svůj metabolismus elektrogeny.

PMFC jsou speciálním případem MFC, využívající výhody interakcí mikrob/rostlina. Organický substrát dodává mikrobům přímo rostlina a získáte dvě výhody: rostlinnou biomasu a výrobu elektřiny.

Složité interakce mezi rostlinnými a mikrobiálními společenstvími

Jak jste poznamenal ve své poslední větě, nebyl citován žádný konkrétní druh rostliny. Skutečně byly implementovány různé strategie PMFC, založené na různých druzích rostlin, jako např Glyceria maxima, nebo Oryza sativa (rýže) (2). Druh rostliny není jediným klíčovým faktorem účinných PMFC: zásadními faktory jsou také povaha organických substrátů poskytovaných rostlinami mikrobům, vlastnosti půdy, vlastnosti elektrod a povaha inokula.

Pokud jde o mikrobiologický aspekt, zdá se, že čisté kultury (jednodruhové) PMFC nejsou nutně nejlepší alternativou. Rostliny poskytují mikrobům různé chemické sloučeniny, které nemusí být všechny spotřebovány jediným druhem. Pouze dobře adaptovaná mikrobiální komunita bude pravděpodobně schopna využít všechny tyto sloučeniny a zahrnout účinné elektrogeny. Cesta od rostlinných produktů k elektrickému proudu je spíše komplexní mikrobiální potravní síť než metabolismus jednoho druhu. V praxi se zdá, že většina studií spoléhá na půdu jako na incolum (2).

Takže pokud jde o vaši počáteční otázku: možná jsme ještě neidentifikovali všechny půdní elektrogeny. Některé jsou však již dobře známé, jako např Geobacter sulfurreducens. Důležité však je, že většina strategií (P) MFC spoléhá na mikrobiální komunity jako celek způsobem „černé skříňky“.


Reference

(1) Dunaj, S.J. a kol. Vztahy mezi půdní organickou hmotou, živinami, strukturou bakteriální komunity a výkonností mikrobiálních palivových článků, Environment Science and Technology, 2012, 46 (3), str. 1914-1922

(2) Nitisovarut, R., Regmi, R., Plant mikrobiální palivové články: slibné inženýrství biosystému, Přezkum obnovitelné a udržitelné energie, 2017, 76, str. 81-89



Komentáře:

  1. Patli

    Proč?

  2. Earnest

    Je pozoruhodné, užitečné informace

  3. Mooguzilkree

    It is unclear

  4. Kentaro

    Podle mého názoru nemáte pravdu. Jsem si jistý. Navrhuji to diskutovat.



Napište zprávu