Обнаружена новая бактерия, которая превращает пищевые отходы в энергию

Ученые из Университета Британской Колумбии (UBC) обнаружили ранее неизвестный вид бактерий, играющий решающую роль в этом процессе. Производство возобновляемого природного газа (RNG) основано на анаэробном разложении – расщеплении органических отходов без доступа кислорода. Сначала бактерии разлагают пищевые остатки на простые вещества – аминокислоты, жирные кислоты и сахара. Затем другие микробы превращают эти соединения в органические кислоты, включая уксусную кислоту, а метаногенные микроорганизмы производят из нее метан, который затем очищается и превращается в возобновляемый природный газ. Новый представитель семейства Natronincolaceae оказался одним из таких метанобразующих организмов.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology, возглавил доктор Райан Зильс, доцент кафедры гражданского строительства UBC. Его команда изучает, как биологические процессы могут превращать отходы в энергетические ресурсы.

Чтобы понять роль каждого участника процесса, исследователи использовали метод изотопного мечения: они "кормили" микробов соединениями с тяжелым изотопом углерода и отслеживали, какие белки этот углерод использует – так удалось определить, какие именно бактерии ответственны за производство метана.

Обычно избыток аммиака, образующегося при разложении белковых отходов, подавляет активность метанобразующих микробов, что приводит к накоплению кислот и сбоям в системе. Однако новый вид бактерий способен выживать и функционировать при высоких концентрациях аммиака, поддерживая стабильную выработку газа даже в неблагоприятных условиях.

Это открытие объясняет, почему некоторые реакторы дают сбои, а другие, например в Суррее, продолжают эффективно работать. Более того, исследователи предполагают, что среды с высоким содержанием аммиакамогут быть даже полезны для таких микроорганизмов, что открывает путь к созданию более устойчивых и производительных биореакторов. Методика молекулярного мечения, использованная в исследовании, может помочь выявить и другие редкие микроорганизмы. Сейчас команда применяет ее для изучения микробов, разлагающих микропластик в морской среде.

Ученые уверены, что микроскопические обитатели планеты способны предложить решения для глобальных экологических задач – от переработки отходов до перехода на низкоуглеродные источники энергии.