壞掉的食物怎麼辦？除了丟棄或做堆肥外，未來或許多了一個新選項──餵養細菌以用來製造日常所需的電能。
 
微生物電池的運作原理，是利用微生物的催化，將有機物裡的化學能轉換成電能。一個簡單的微生物電池，包含了生產的工人（微生物）、工作的原料（有機物）以及運輸工具（電極及導線）。經過微生物的作用，在陽極氧化有機原料，產生電子及質子；代謝產物再經過導線及質子交換膜傳遞到負極，形成完整的電流通路。
 
能夠製成微生物燃料電池的有機原料種類相當廣泛，除了簡單的分子，如葡萄糖、乳糖、醋酸外，一般家庭產生的廚餘、廢水、河川底泥、畜牧廢棄物、甚至是尿液都可做為微生物發電之原料。利用微生物的作用，轉「廢」為「寶」，不但可以消耗廢棄物，又能產生電能，一舉兩得。
 
那麼可以應用在微生物燃料電池的微生物有哪些？雖然理論上，各種微生物都可能拿來製造燃料電池，但是如果要達到最大效益，科學家必須選擇高活性及易於培養的微生物來發電。目前應用在微生物發電的細菌有大腸桿菌(Escherichia coli)、地桿菌 (Geobacteraceae sulferreducens)、 鐵還原紅螺菌 (Rhodoferax ferrireducens) 等。
 
未來篩選菌株的新趨勢，除了發電效益高之外，將會優先選擇能夠使用多種有機物的菌株。能夠使用的原料愈多，適用性就會比較廣泛。
 
比起傳統發電，微生物發電不會產生廢氣、廢熱及有毒廢料，擁有低汙染、低成本及穩定度高等優點。雖然如此，微生物燃料電池目前仍未在市面上廣泛應用，主要的限制因素是目前製成的微生物電池轉換效率太低，電極使用的材料過於昂貴。要達到廉價、大量產電的目標，仍有一段距離。
 
試想這樣的未來：有一天你起床後，拿起利用廚餘產生的電來充電的手機；利用人體微生物發電，醫院使用微生物電池的心臟起搏器，人們再也不需要去開刀更換電池；未來的汙水處理廠，能利用微生物淨化水質，亦能發電; 利用深海底泥發電，維持無人深海探測站的運作。
 
目前微生物電池的研究已成為熱門議題，伴隨著科技革新，可望有一天這種環保新技術能克服困難，成為人們使用的常規能源。(本文由國科會補助「新媒體科普實作計畫─以農學、環保、應用科學、數位學習和藝術領域為例」執行團隊撰稿)

小小細菌也能為發電立大功! 圖為養在培養基上的菌落。（圖片來源：楊景程）

責任編輯：蔡美瑛｜世新大學廣播電視電影學系