Sommige bacteriën kunnen zonder hulp van buitenaf elektronen pompen in het mineraal waar ze op zitten. Dat moet het in principe gemakkelijk maken om zo’n bacterie te verwerken in een biobrandstofcel, denken onderzoekers van de University of East Anglia.

Op de website van PNAS beschrijven ze deze week hoe Shewanella oneidensis dit voor elkaar krijgt. Deze soort blijkt er een driedelig eiwitcomplex voor te gebruiken dat bestaat uit twee cytochromen die elektronen transporteren, en een porine dat door de lipide bilaag van het celmembraan heen steekt.

Eén cytochroom zit in het porine en steekt er aan de binnenkant een stukje uit, het andere zit buiten op het membraan. Samen kunnen ze elektronen, die overblijven als product van het bacteriële metabolisme, naar buiten sluizen en overdragen op ijzer(III)-oxide, waarbij dat Fe³⁺ tot Fe²⁺ wordt gereduceerd.

Dat S. oneidensis in de vrije natuur elektronen kan pompen was allang bekend, en ook dat die cytochromen er iets mee te maken moesten hebben. Maar tot nu toe onderzocht men die cytochromen alleen apart, en dan bleek de reductie van ijzerionen een factor 1000 langzamer te gaan dan de bacterie in vivo voor elkaar krijgt. Vandaar dat veel onderzoekers aannamen dat er nog andere, onbekende factoren in het spel waren.

Thomas Clarke en collega’s zijn er voor het eerst in geslaagd om het hele mechanisme in kaart te brengen, met behulp van een modelsysteem in vitro dat voor een constante toevoer van elektronen zorgde. Zo konden ze aantonen dat die extra factoren niet nodig zijn, zolang het eiwitcomplex maar compleet is.

Het betekent in principe dat je deze bacteriën ook vrij eenvoudig moet kunnen vastleggen op een elektrode, waaruit je de elektronenstroom kunt aftappen. Als je het metabolisme van de bacteriën dan ‘voert’ met organisch materiaal, krijg je een biobrandstofcel die biomassa omzet in elektriciteit, suggereert Clarke.

bron: PNAS, phys.org