Metanı elektriğe dönüştüren mikroplar keşfedildi

Mike McRae

Mesele sera gazları olduğunda, bizi fark ettirmeden iklim krizinin daha da derinlerine sürükleyebilecek olan 'sessiz kötü karakter' metandır. Atmosferimizde, ısıyı tutmada karbondioksitten en az 25 kat daha etkilidir.

Bununla birlikte, aslında o kadar da verimli değil; yanma yoluyla, bu doğal gazdaki enerjinin ancak yarısından azı elektrik enerjisine dönüştürülebiliyor. Hollanda’daki araştırmacılar, her bir metan kabarcığından daha fazla elektron elde etmek amacıyla, görmek için bir mikroskoba ihtiyaç duyacağınız ve fazlasıyla sıra dışı olan bir elektrik santrali türü geliştirdiler. Radboud Üniversitesi’nde mikrobiyolog olan Cornelia Welte, “Bu, enerji sektörü açısından çok faydalı olabilir” diyor: “Kullanımda olan biyogaz tesislerinde, metan mikroorganizmalarca üretilir, daha sonra yakılarak bir türbini harekete geçirir ve bu sayede enerji üretir. Biyogazın yarısından daha azı enerjiye dönüştürülür ve bu, ulaşılabilecek en yüksek kapasitedir. Mikroorganizmaları kullanarak daha iyisini yapıp yapamayacağımızı değerlendirmek istiyoruz.”

Araştırmalarının odağındaki nokta, oksijensiz ortamlarda metanı parçalayabilmek de dahil olmak üzere, alışılmadık ve güç koşullar altında olağanüstü hayatta kalma yetenekleriyle bilinen bir tür arkea*-bakteri benzeri mikroplar. ‘Anaerobik metanotrofik (ANME) arkea’ adıyla bilinen bu kendine özgü tür, bir elektrokimyasal tepkime zincirindeki elektronları boşaltarak, hücrelerinin dışında bir tür metal ya da metaloid kullanarak veya çevrelerindeki diğer türlere aktararak bu metabolik gösteriyi yönetir.

İlk defa 2006 yılında tespit edilen ANME cinsi Methanopereden’in nitratlardan bir miktar yardım alarak metanı oksitlediği ve bunu Hollanda’nın gübreye boğulmuş tarım menfezlerinin ıslak bataklıklarında bulunan evlerinde yaptığı keşfedildi. Mikrobiyal yakıt hücrelerinde bu işlemden elektron çekme çabaları, dönüşümün geri planında tam anlamıyla hangi süreçlerin işleyebileceğine ilişkin açık bir doğrulama olmadan küçük voltajların üretilmesini sağladı.

AŞILMASI GEREKEN GÜÇLÜKLER VAR

Şayet bu arkealar metan yiyen güç hücreleri olarak gelecek vaat edeceklerse, gerçekten de açık ve net bir şekilde bir akım üretmeleri gerekiyor. İşleri daha da zorlaştıran biçimde, Methanopereden’in kendisi, yetiştirmeye elverişli bir mikrop değil. Durum böyleyken, Welte ve diğer araştırmacılar, bu metan yiyen arkea’nın hakim olduğunu bildikleri bir mikrop örneği topladılar ve onları metanın tek elektron verici olduğu oksijenden yoksun bir ortamda büyüttüler. Bu koloninin yakınına sıfır voltaja ayarlanmış bir metal anot yerleştirdiler ve etkili bir şekilde akım üretmesi amacıyla hazırlanmış bir elektrokimyasal hücre oluşturdular.

Yine Radboud Üniversitesi’nden bir mikrobiyolog olan Heleen Ouboter, “Birinin biyolojik bir terminal, diğerininse kimyasal bir terminal olduğu, çift terminalli bir tür pil yaratıyoruz” diyor: “Bakterileri, metanın dönüşümünden ortaya çıktığı elektronları verdiği elektrotlardan birinde yetiştiriyoruz.” 

Araştırma ekibi, metanın karbondioksite dönüşümünü incelemesinin ve santimetre kare başına 274 miliampere kadar çıkan dalgalı akımlar ölçmesinin ardından, akımın üçte birinden biraz fazlasının doğrudan metanın parçalanmasıyla ilişkilendirilebileceği neticesine ulaştı.

DAHA ŞİMDİDEN İDDİALI GÖRÜNÜYOR

Verimlilik meselesine gelince, metanın barındırdığı enerjinin yüzde 31’i elektrik enerjisine dönüştü ve bu sonuç onu kimi elektrik santralleriyle kısmen kıyaslanabilir hale getirdi. Bu süreçle daha fazla uğraşmak, biyogazla çalışan, her gaz zerresinden daha fazla enerji çıkaran ve uzun mesafelere borularla metan taşıma ihtiyacını azaltan yüksek verimli canlı pillerin yaratılmasının önünü açabilir. Ve bu önemli; zira kimi metan santralleri yaklaşık yüzde 30’luk verimliliğe bile zar zor sağlıyor.

Fakat iyimser açıdan bakarsak, kendimizi fosil yakıtların tamamına olan bağımlılığımızdan kurtarmanın yollarını bulmamız gerek. Teknolojik uygulamalar bir yana, bu hilekâr sera gazının etrafımızda nasıl parçalandığıyla ilgili daha fazla şey öğrenmek, hiç de fena değil.

Bu araştırma Frontiers in Microbiology adlı dergide yayınlandı.

*Arke, Arkea veya Arkebakteriler, canlı organizmaların bir ana koludur.

Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)