Ученые из университета Беркли установили, что наночастицы сульфида кадмия оседают на поверхности ацетогенных бактерий. Улавливая солнечное излучение, наночастицы снабжают микробов электронами, которые нужны для усвоения углекислого газа и производства уксусной кислоты, спирта и других видов органического топлива.

Ацетогенные бактерии, которые обитают в темноте и в анаэробных условиях, могут восстанавливать углекислый газ, на выходе производя уксусную кислоту, этанол и другие нужные вещества. Дополнительного источника энергии эти процессы не требуют. Для восстановления необходимы электроны, которые может поставлять молекулярный водород в ходе окисления гидрогеназами. Альтернативным источником электронов для ацетогенных реакций может служить электрическая цепь: микробы растут на катоде, принимают электроны с анода и усваивают углекислый газ, производя нужный продукт.

Авторы новой работы выращивали ацетогенных Moorella thermoacetica в присутствии кадмия и цистеина (Cys). Образующиеся при этом наночастицы сульфида кадмия (CdS) оседали и закреплялись на внешней поверхности бактерий, как пластины рыцарского доспеха. Однако роль их оказалась вовсе не защитной: полупроводниковые частицы CdS улавливали фотоны солнечного света и катализировали обратимые реакции окисления цистеина в цистин, в результате которых в бактериальной клетке появлялись свободные электроны. Они использовались для восстановления углекислого газа до уксусной кислоты.

В лабораторных условиях такая цепочка полуискусственного фотосинтеза оказалась довольно эффективной и позволила бактериям успешно размножаться и увеличивать численность. Выход продукта был исключительно высок: на производство уксусной кислоты ушло около 90% всего поглощенного системой углекислого газа, и не более 10% – на рост самих микробов.

Lastnews.com.ua