細菌讓污水也能發電

　Shewanella decolorationis NTOU1 是海洋大學海洋生物研究所劉秀美教授與其學生陳智宏博士從煉油廠冷卻管中分離出來的一株「兼性厭氧鐵還原菌」，可將污水中有機酸或有毒的染劑分解，包括常見的偶氮染劑(剛果紅)、三苯甲烷染劑(結晶紫、孔雀綠、甲基紫)及蔥醌染劑等等，同時在處理廢水的時候又可以發電。在相同培養條件下，經過400小時培養後，放電量較文獻中常用菌株ATCC8071T高出六倍以上，同時對溫度的耐受範圍也較廣，是一株既環保又產能的細菌。目前已申請專利，未來應用在工業上，將成為開發替代能源的新星。

　　研究團隊利用微生物發電原理，共同研發微生物燃料電池。他們在1公尺見方的立方體容器裏裝滿細菌培養液，建立一個50瓦的細菌發電站，加入3公斤的乳酸，可維持兩天的持續發電，這個發電量已經可以持續點亮5支普通家庭用10瓦的日光燈。這是一種不會污染環境的「綠色」電站，更何況燃料來源也可改由廢水提供，不需利用其他糧食型生質燃料(如澱粉、葡萄糖等)，可達到污水處理與能源再生的目的，細菌發電的前景相當具有潛力。

　細菌發電的研究始於1910年，美國植物學家馬克·皮特首先發現有幾種細菌的培養液能夠產生電壓及傳送電流後，陸陸續續有許多科學家提出微生物燃料電池之研究報告，但是由於技術上及應用上的限制及其他發電技術的開發而一度中斷，直到石油危機後，為積極開發永續的再生能源，因此微生物燃料電池的研究才又受到重視。

　微生物燃料電池是燃料電池的一種。細菌會被培養在陽極上面，並且通入「燃料」，使之氧化，氧化後所生成之電子與質子分別經由導線及質子交換膜到達陰極，在陰極上搭配氧氣的還原作用而生成水。如此一來構成一完整的電流通路，就可以發揮微生物燃料電池的功用。基本上，具有還原勢能的物質，包括生物易分解的有機物等，皆可以做為微生物燃料電池的「燃料」。換句話說，如果技術發展成熟，未來可能只要收集家中的廚餘，或是洗滌盥洗的廢水，就可以讓家裡有用不完的電，使從馬桶沖下去的穢物成為家中照明用電的來源。

　劉秀美教授與成功大學環境工程學系鄭幸雄教授及醫學工程研究所張憲彰教授共同研發微生物燃料電池，日前更獲選97年環境工程學會廢水處理技術研討會最佳論文。(圖文:海洋大學電子報.陳銘仁)

鐵還原菌Shewanella decolorationis NTOU1之特性

　　在中油冷卻循環水系統分離之Shewanella sp.,經過外型分析、細胞膜成分分析、分子生物鑑定、生理生化以及菌株特性分析方法分析、基於以上分析結果我們將此菌株鑑定命名為菌株Shewanella decolorationis NTOU1。

　　是一種革蘭氏陰性菌株，屬於γ proteobacteria，沒有孢子產生，有單一極性鞭毛(single polar flagellum)，培養於培養基上菌落外觀呈現圓形不透明橘色，橘色色素其吸光值在342nm與396nm具有高峰，菌體大小約為0.70~0.85 μm (寬) 1.5~2.5μm(長)，可生長在pH5~pH9之間、鹽度0‰~75‰之間、溫度10 ~ 40°Ｃ。

　　生化特性測試菌株具有觸酶(catalase)、氧化酶(oxidase)、澱粉酶(amylase)、尿素酶(urease)、明膠酵素(gelatinase)以及硫酸還原酵素(sulfite reductase)活性，而不具有脂肪酶(lipase)活性，可利用Fe(III)、Mn(IV)、nitrate、iron oxide、sulfate、 thiosulfate、sulfur、arsenate and selenate作為厭氧呼吸作用之電子接受者，以H₂,lactate、pyruvate、formate作為生長所需知電子提供者。

　　細胞含有coenzyme Q =泛醌(Ubiquinone):主要為Q7與Q8，細胞膜上之主要脂肪酸組成為C16:0、iso-15:0、C16:1ω7c以及17:1ω8c，沒有發現20:5ω3的存在。DNA序列之G+C比例為50.3 mol%。

　　目前保存於台灣新竹食工所生物資源保存及研究中心(Bioresource Collection and Research Center;BCRC)編號為BCRC 910321以及日本菌種保存中心(Japan Collection of Microorganisms;JCM)編號為JCM14211。