Энергия бактерий: разговор с учёным о возможностях микробов
Поиски альтернативных источников – одна из главных тенденций последнего десятилетия. Запасы ископаемого топлива, нефти, газа или угля не бесконечны. На смену приходят солнечные батареи, ветрогенераторы и, в том числе, энергия микроорганизмов. Альтернативной энергетикой занимаются и ученые КубГУ. Андрей Лазукин, студент 2 курса магистратуры биологического факультета КубГУ и по совместительству инженер университета ИТМО создает микробные топливные элементы. Энергии бактерий, по мнению западных и российских ученых, уже сейчас хватает для подсветки газонов или дорог, а также питания датчиков контроля окружающей среды.
Нам нужен арсенал живых бактерий для решения задач. Чем больше мы их изучаем, тем лучше мы можем сделать мир вокруг. Больше всего бактерий именно в почве. Если мы хотим найти что-то интересное, стоит посмотреть, что у нас под ногами,
– рассказывает молодой ученый.
Вечный источник
“Микробные батарейки” в исследовательских целях устанавливаются учеными по всему миру. В Краснодарском крае подобное устройство, разработанное биологами КубГУ, работает в Карасунских прудах беспрерывно уже 8 лет. Бактерии – организмы неприхотливые, готовые питаться даже органическими веществами из обычной грязи со дна водоема. Пока у них есть еда – работают и сами батарейки. Также плюсом является скрытость конструкций. Мало кому придет в голову, что рядом с их домом работает под водой целая биоинженерная система по сбору важных данных. Однако, есть и «подводные камни»:
Буквально год назад с научной группой ездили во Владивосток устанавливать микробные батарейки и топливные элементы в Японское море. Через год они обросли ракушками, приплыли рыбы, пришли крабы и несколько установок просто пришли в негодность. Из 10 микробных ячеек осталось всего 8 рабочих. Тайфуны также дали о себе знать, все-таки здесь, на Карасуне, условия для работы биотопливных элементов более мягкие,
– рассказал Андрей Лазукин.
Бактериальные силы России
В декабре 2020 года стартовал проект «Интернет бактерии», в котором студенты КубГУ и ИТМО привлекают к поиску уникальных бактерий обычных граждан.
Всем желающим стать частью научного процесса отправляется набор: микробный топливный элемент, реактивы, доступ к сайту с материалами и видео-инструкциями. Устройство подключается к местному wi-fi и отправляет данные в интернет. Так, в режиме реального времени можно получать данные о энергетически сильных бактериях со всей страны.
Главная цель – изучить различную почву регионов России и найти наиболее “электрозаряженные” бактерии, способные вырабатывать большее количество энергии. Сейчас в исследовании принимают участие 37 городов: от Приморского края до Мурманской области. Среди лидеров – бактерии Оренбурга, которых в ближайшее время будут подробно исследовать.
В фильме «Матрица» машины используют людей в качестве энергии, у нас принцип тот же, только с микроорганизмами. Когда они поглощают свою еду в почве, то идет разрушение сложных молекул, за счет чего получаются электроны, которые бактерии отдают уже нам,
– поясняет исследователь Андрей Лазукин.
От биологии до физики один шаг
По рассказам Андрея Лазукина, еще в детстве ему хотелось понять, как все устроено. Мама – биолог, отец – физик. Объединить всё, что нравится маленькому Андрею, смогла биология, ведь это наука о самой жизни.
Я выбрал биологию, потому что мне хотелось заниматься чем-то на стыке химии, физики и биологии. Мне повезло, отец занимался радиотехникой, и мне передалась его любовь к этому делу. Сейчас я создаю устройства, которые помогают мне в научной работе. Так, данные для моего диплома собрали машины, которые я сделал сам,
– вспоминает Андрей.
Междисциплинарный подход в научной среде с каждым годом набирает обороты. Неординарные сочетания представителей разных областей науки приводят к новым открытиям и появлению таких направлений, как генная инженерия. Стремление Андрея Лазукина изучать сразу несколько дисциплин дало свои плоды в университетской жизни, где студент встретил человека, который влюбил его в мир биофизики – доцента кафедры генетики, микробиологии и биохимии биологического факультета КубГУ Никиту Волченко. Впоследствии они вместе работали над рядом больших проектов, в том числе над «Микробным топливным элементом», который университет поставляет в разные регионы страны.
Шаг за шагом, знакомясь с его идеями, умением ставить вопросы и искать пути ответа на них – стало ясно, что он один из тех студентов, кто занимается исследованиями не потому что «надо», а потому что «интересно». Андрей уже с 1 курса являл собой редкий случай способности к комплексному биофизическому подходу, когда при наличии биологической теоретической и практической базы у человека есть еще и техническое, инженерное мышление. Плюсом в его стремительной эволюции, как специалиста, стал тот факт, что Андрей умеет отлично работать руками и воплощать свои идеи в реальные биоинженерные конструкции. Работа с ним представляла непрерывную череду поиска нетривиальных решений и поиска ответов на порой ещё не заданные никем вопросы. Он правда молодец, с ним приятно и интересно работать,
– поделился своим мнением Никита Волченко.
Микропольза больших размеров
Сброс сточных вод в реки и моря – большая проблема, однако в этих отходах есть большое количества бактерий. Микроорганизмы могут за счет этого вырабатывать электрический ток, тем самым утилизируя органические вещества сточных вод. Также электроэнергия, вырабатываемая микробами, может применяться для питания датчиков по сбору данных о температуре, мутности и кислотности водоема. Это возможность получить ранее неизвестные показатели.
Одна из разработок команды микробиологов – «Биоплато для очистки воды и питания датчиков мониторинга» – решает сразу две задачи. Впервые разработка была создана Никитой Волченко и Андреем Лазукиным с командой школьников в центре «Сириус», где и была представлена Владимиру Путину. Он в свою очередь поддержал проект и команду ученых. Станция на воде передает полученные сведения напрямую в интернет. Можно сказать, что сама энергия бактерий отправляет данные на телефон.
Мы сделали плавающий остров, в который встроили растения, очищающие воду от азотного загрязнения, ведь в том числе оно приводит водоемы к цветению, из-за чего рыбы погибают из-за нехватки кислорода. При этом, само биоплато контролирует состояние воды, питание электроники осуществляется за счет “микробных батареек”, то есть там нет солнечных батарей, все работает автономно, благодаря бактериям,
– пояснил работу биоплато студент-ученый.
Время без белого халата
Недавно «Краснодарские известия» сделали подборку стереотипов, которые бытуют о научном сообществе: отсутствие свободного времени, “повернутость” на науке и так далее. Однако это точно не про Андрея Лазукина, в число его хобби входят танцы. Студент окончил школу искусств и ездил с коллективом выступать в разные страны. Другим пристрастием Андрея являются путешествия, которые гармонично сочетаются с жизнью ученого.
Раньше любил путешествовать по Европе и Восточным странам, но последние 2 года начал понимать, что чем больше путешествую, тем больше люблю свою Родину. Хочется больше ездить и узнавать свою страну. Благо, у меня получается это делать, сейчас работа научного сотрудника предполагает командировки в разные города, мне нравится узнавать историю этих мест,
– поделился студент КубГУ.
Наука – это возможность посмотреть в будущее, а микробные топливные элементы помогут воплотить его в жизнь.
Текст подготовила Екатерина Железнова
The post Энергия бактерий: разговор с учёным о возможностях микробов first appeared on Краснодарские известия.