給細菌「餵」勺糖，做成電池能持續產電80小時？這不是「天方夜譚」，而是天大化工學院學生團隊研發出的成果——高效混菌微生物燃料電池，並於不久前獲得了2015國際遺傳工程機器設計競賽（iGEM）金獎及該賽事Best Energy Project單項獎。
天大化工學子研製高效混菌微生物燃料電池獲國際比賽金獎
裝置圖
利用微生物代謝反應中的電子傳遞作為電池中的電子供體這一概念從上世紀70年代被提出。隨著資源能源的匱乏，人們的目光由傳統風能、電能轉向更加貼近自然、廉價的微生物電催化，以工程理念經過不斷改進優化微生物燃料電池已成為近年來生物化工領域的研究熱點之一。天大化工學院團隊第一次將複雜的混菌體系概念應用到微生物燃料電池中，並且得到了較為高效穩定的電輸出結果。
微生物燃料電池是一種利用微生物將化學能轉換為電能的裝置。目前，國內外研製單一菌種微生物燃料電池較多，但由於產電菌自身代謝能力有限、提升空間小、改造困難、培養條件苛刻等，導致傳統的微生物燃料電池產電效率低很難實現工業應用。
天大的微生物燃料電池則選取了混合菌群體系。學生們利用基因工程對菌株進行改造，使工程化培養的混菌體系不僅共生，還能高效協同。「我們設計的體系中，每一種微生物都有各自獨特的職能，分工明確、各司其職。這樣能夠減輕傳統微生物燃料電池中產電細菌的代謝負擔，提高其電子傳遞效率，使體系供電持續時間更長，效率更高。」團隊成員之一、天津大學化工學院生物化工專業研究生劉悅介紹說。
「細菌群就好像一個各司其職的團隊，培養基為它們提供生存必備空氣和水，我們希望今後通過給它們『餵』飯——加一勺糖或者一把含有纖維素的草，使其幹勁兒更足，產電量能夠滿足我們生活生產的需求。」團隊指導教師天津大學化工學院元英進教授表示，「經過逐步技術優化，能生產出同鋰電池電量相同的電輸出，且持續時間長，成本低，綠色零汙染。」
據悉，天大化工學院研製的這款電池目前能持續高效產電超過80小時。未來，通過工程化設計和裝置材料改進，有可能做成5號電池，甚至手機電池。
iGEM競賽評委對天津大學化工學院團隊的成果評價頗高。英國Exeter大學生物中心主任John Love教授認為：「混菌電池具有很好的前景，天大所做的工作非常好！」。
iGEM由美國麻省理工學院主辦，是合成生物學領域最高國際性學術競賽。合成生物學學科試圖重新設計現有的天然的生物系統，或是設計和構建人工生物組建和系統，目的在於通過了解天然生物體系的運作機理來創造全新的生物體系。