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2023-06-30
细菌发电：绿色新能源的奇迹
【摘要】：细菌发电神奇的绿色新能源一提到细菌，人们总是有种厌恶的感觉，因为就是这个小东西常常让我们生病，提心吊胆，但是，这个小东西居然也有为人类做贡献的一面。也许现在还没有完全实现，但是细菌作为一种神奇的绿色新能源将慢慢走进人们的生活。细菌发电，即利用细菌的能量发电。
一提到细菌，人们总是有种厌恶的感觉，因为就是这个小东西常常让我们生病，提心吊胆，但是，这个小东西居然也有为人类做贡献的一面。你有没有想过你头上的灯光可能会是由细菌发电供给的电能呢？也许现在还没有完全实现，但是细菌作为一种神奇的绿色新能源将慢慢走进人们的生活。
1911年英国植物学家马克·皮特首先发现有几种细菌的培养液能够产生电流。于是他以铂作电极，放进大肠杆菌或普通酵母菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池。到了20世纪80年代，细菌发电有了重大突破，英国化学家彼得·彭托在细菌发电研究方面才取得了重大进展，他让细菌在电池组里分解分子，以释放出电子向阳极运动产生电能。这时细菌发电掀开了新的一页。
细菌发电，即利用细菌的能量发电。由于细菌稳定性强，它们能够在4～30℃（39.2～86华氏度）之间生长，细菌的最佳生长温度为25℃（77华氏度）。不仅葡萄糖可以作为它的原料，而且果糖、蔗糖，甚至从木头和稻草中提取出来的含糖副产品的木糖，都可以充当它的原料。
细菌发电
美国马里兰州罗克维尔的基因组和马萨诸塞大学组成的联合小组破解了这种能吞噬金属的地下细菌的基因图谱，称它有一百多个基因能够使金属发生化学变化，使之产生电能。据科学家介绍，这种地下细菌的基因组中有一百个或更多的基因，能编码不同的Ｃ型细胞色素，还具有能来回移动电子的蛋白质。这种细菌还有能帮助其吞噬金属的基因。此外，这种先前被认为只能在无氧环境里存在的细菌，可能具有在有氧条件下发挥某种功能的基因。它们能在深层地下水中产生电能，这比先前预计的清洁环境的用处更大。
吞噬金属的细菌
在淡水池塘中常见的一种细菌也可以用来连续发电。这种细菌不仅能分解有机污染物，而且还能抵抗多种恶劣环境。他们的发现有两个与众不同之处：首先是发电的细菌属于脱硫菌家族，这个家族的细菌在淡水环境中很普遍，而且已被人类用于消除含硫的有机污染物；其次是在外界环境不利或养分不足时，脱硫菌可以变成孢子态，而孢子能够在高温及强辐射等恶劣环境中生存，一旦环境有利又可以长成正常状态的菌株。用这种细菌制成的燃料电池，只要有足够的有机物作为“食物来源”，电池中的细菌就能通过分解食物持续释放出带电粒子。(www.chuimin.cn)
灯火辉煌的城市离不开电能源
细菌电池
现在，各个发达国家各显神通，在细菌发电研究方面取得了新的进展。美国设计出一种综合细菌电池，里面的单细胞藻类可以利用太阳光将二氧化碳和水转化为糖，然后再让细菌利用这些糖来发电。日本科学家同时将两种细菌放入电池的特种糖液中，让其中的一种细菌吞食糖浆产生醋酸和有机酸，而让另一种细菌将这些酸类转化成氢气，由氢气进入磷酸燃料电池发电。
用细菌发电原理，可以建立较大规模的细菌发电站。计算表明，一个功率为1000千瓦的细菌发电站，仅需要10立方米体积的细菌培养液，每小时消耗200千克糖即可维持其运转发电。
这是一种不会污染环境的“绿色”’电站，而且技术发展后，完全可以用诸如锯末、秸秆、落叶等废有机物的水解物来代替糖液，因此，细菌发电的前景十分诱人。
2009年世界银行发布的一份研究报告指出，马达加斯加是世界上用电成本最高的五个国家之一，依次为：乍得，佛得角，马达加斯加，乌干达，布基纳法索。根据该研究报告，在过去的20年中，这些国家的电力生产一直处于停滞不前状态，远不能满足国内发展需求，而电价却在不停地上涨。而更糟糕的是，即使电价如此高昂，马达加斯加国家水电公司仍然远远不能满足企业工业生产的用电需求，经常性停电迫使企业频繁使用应急发电机维持企业生产，这也加重了企业负担。
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2023-06-23
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