¿Qué bacterias arrojan energía aprovechable de la materia orgánica de la zona de raíces?
iluminar
Recientemente escuché de un esfuerzo exitoso que recolecta energía del suelo en las bases de las plantas debido a la descomposición aparentemente bacteriana de los desechos de las plantas:
A través de la fotosíntesis, una planta produce materia orgánica. Parte de esta materia orgánica se utiliza para el crecimiento de las plantas, pero una gran parte no puede ser utilizada por la planta y se excreta en el suelo a través de las raíces. Alrededor de las raíces, los microorganismos naturales descomponen los compuestos orgánicos para obtener energía. En este proceso, los electrones se liberan como producto de desecho. Al proporcionar un electrodo para que los microorganismos donen sus electrones, los electrones se pueden recolectar como electricidad. La investigación ha demostrado que el crecimiento de las plantas no se ve comprometido por la recolección de electricidad, por lo que las plantas siguen creciendo mientras se produce electricidad al mismo tiempo.
Aparentemente hay más investigación aquí , y esto fue particularmente interesante ( un PDF ) ya que establece más claramente que estamos hablando de bacterias:
El concepto PlantPower se basa en la cooperación de plantas y microorganismos para producir electricidad in situ. Las plantas toman dióxido de carbono y agua y capturan la energía de la luz. Esta energía se almacena en los enlaces químicos de los azúcares producidos, utilizando dióxido de carbono y agua. Parte de esta energía almacenada químicamente se transfiere a las raíces de las plantas. Esta energía presente en la zona de la raíz puede ser capturada por las denominadas bacterias activas electroquímicas. Estos organismos son capaces de oxidar la materia orgánica presente en la zona de la raíz y transferir los electrones ricos en energía a un electrodo. La energía transportada por los electrones se puede utilizar como energía eléctrica, después de lo cual los electrones reaccionan en otro electrodo con oxígeno para formar agua.
Me gustaría entender este proceso en cuanto a qué bacterias o "microorganismos" se están aprovechando aquí. Parece que están complementando el suelo con algún tipo de bacteria que actúa de esta manera específica liberando electrones adicionales que luego pueden ser recolectados.
¿Alguna idea de qué tipo de microorganismos o bacterias tienen este tipo de reacción en la que liberan o excretan energía aprovechable (y aparentemente CO 2 + H+) al consumir las "excreciones" de las plantas (C 6 H 12 O 6 )?
Después de investigar un poco más, encontré información, quizás interesante, de Wikipedia :
Lo que en última instancia me confunde aquí es que el otro método mencionado anteriormente realmente no enfatiza ningún tipo de planta en particular y, por lo tanto, no puedo evitar pensar que quizás haya otras bacterias más útiles para este escenario...
Respuestas (1)
Flo
Respuesta corta
Se sabe que una gran variedad de microorganismos del suelo es capaz de utilizar ánodos sólidos como aceptores de electrones para su metabolismo, creando así alguna corriente eléctrica. Geobacter spp., Clostridia y Deltaproteobacteria se encuentran entre ellas (1). Sin embargo, no pude encontrar ninguna lista extensa de estos microbios. Es probable que un gran número de estos microbios aún no esté identificado.
Recientemente se publicó una reseña sobre Plant Microbial Fuel Cells y podría interesarle (2).
Respuesta larga
Las celdas de combustible microbianas vegetales son un caso especial de las celdas de combustible microbianas
El sistema presentado en su primera figura está siendo desarrollado por la empresa holandesa Plant-e y se enmarca dentro del concepto de Plant Microbial Fuel Cells (PMFC).
En pocas palabras, una celda de combustible microbiana (MFC) es un dispositivo en el que los microbios convierten la energía química contenida en los enlaces químicos de los sustratos orgánicos en energía eléctrica. Los microbios consumen los sustratos orgánicos mientras utilizan el ánodo como aceptor final de electrones de su metabolismo . Los microbios capaces de utilizar ánodos como sumideros de electrones para su metabolismo se denominan electrógenos .
Los PMFC son un caso especial de los MFC, ya que se aprovechan de las interacciones microbio/planta. El sustrato orgánico es suministrado a los microbios directamente por la planta y obtienes dos beneficios: biomasa vegetal y producción de electricidad.
Interacciones complejas entre plantas y comunidades microbianas
Como notó en su última oración, no se citó ninguna especie de planta en particular. De hecho, se implementaron varias estrategias de PMFC, basadas en varias especies de plantas, como Glyceria maxima u Oryza sativa (arroz) (2). La especie vegetal no es el único factor clave para los PMFC eficientes: la naturaleza de los sustratos orgánicos proporcionados por las plantas a los microbios, las características del suelo, las características de los electrodos y la naturaleza del inóculo también son factores cruciales.
Con respecto al aspecto microbiológico, parece que los PMFC de cultivo puro (una sola especie) no son necesariamente la mejor alternativa. Las plantas proporcionan a los microbios una variedad de compuestos químicos, que pueden no ser consumidos por una sola especie. Es probable que solo una comunidad microbiana bien adaptada pueda aprovechar todos estos compuestos e incluir electrógenos eficientes. Es más probable que el camino desde los productos vegetales hasta la corriente eléctrica sea una red alimenticia microbiana compleja, en lugar del metabolismo de una sola especie. En la práctica, la mayoría de los estudios parecen depender tanto del suelo como del incolum (2).
Entonces, con respecto a su pregunta inicial: es posible que aún no hayamos identificado todos los electrógenos del suelo. Varios son, sin embargo, ya bien conocidos, como Geobacter sulfurreducens . Pero lo importante es que la mayoría de las estrategias de (P)MFC se basan en las comunidades microbianas en su conjunto, en forma de "caja negra".
Referencias
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