跳到主要內容

科技大觀園商標

分類項目
Menu

小細菌也能立大功! 淺談微生物發電

103/01/15 瀏覽次數 17553

 
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)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

資料來源
  • 原標題:微生物的工業革命─淺談微生物發電
OPEN
回頂部