微生物清理核废料可发电


  美国密歇根州立大学(Michigan State University)的研究人员揭开了一个奥秘,就是微生物在清理核废料和其他有毒金属时,是如何发电的。

  这个工艺可改善,也可申请专利,工艺细节发表在最新一期的《国家科学院论文集》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。这意味着最终会有益于被核污染永远改变了的场地,杰玛•来古拉(Gemma Reguera)说,他是密歇根州立大学的微生物学家。

  “地杆菌属(Geobacter)细菌是微小的微生物,可以发挥重大作用,清理世界各地的污染场地。”来古拉说,他是密歇根州立大学农业生物研究所(AgBioResearch)的科学家。“核燃料生产的每个步骤,都可以产生铀污染,而这一工艺可以安全地防止它流动,也预防暴露的危险。”

  地杆菌属能够固定铀,这已经有了很好的记录。然而,确定地杆菌导电菌毛或纳米线在这项工作中的独特作用,却是一个新的发现。纳米线就是毛发状的附属物,见于地杆菌外,它在清理污染中管理电活动。

  “我们的研究结果可以清楚地确定,纳米线是铀还原的主要催化剂,”来古拉说。“实质上,它们所做的,就是以天然方式电镀铀,有效固定放射性物质,并防止它进入地下水。”

  她补充说,这种纳米线也可屏蔽地杆菌属,使这种细菌可以在有毒环境中茁壮成长。

  在科罗拉多州莱夫(Rifle, Colo.)的铀尾矿场清理过程中,已经证明它们的有效性。研究人员把醋酸盐(acetate)注入受污染的地下水。来古拉说,由于这是地杆菌属最喜爱的食物,所以,它会刺激已经在土壤中的地杆菌属菌群生长,这反过来会发挥作用,清除铀。

  来古拉和她的研究团队,能够用基因工程设计一种地杆菌属菌株,采用增强的纳米线生产。修改后的菌群提高了效率,这种细菌可固定的铀,与纳米线的数量成正比,同时,也相应地提高了它的生存能力,可用作催化细胞。

  来古拉已经申请专利,以扩展她的研究,这可能导致开发微生物燃料电池,这种电池在环境灾害后可进行清理,同时可以发电。

  研究小组成员包括德纳•考勒基(Dena Cologgi)和埃里森•斯皮尔斯(Allison Speers),他们是密歇根州立大学的研究生,而散纳拉•兰帕•帕斯提可(Sanela Lampa-Pastirk)和雪莉•凯利(Shelly Kelly)是博士后研究人员。全国环境卫生科学研究所(The National Institute of Environmental Health Science)和美国能源部资助这项研究。