В обеих кампусах исследователи разводят колонии микроорганизмов, называемых метаногенами, которые обладают захватывающей возможностью превращенать электрическую энергию в чистый метан – основной компонент природного газа. Целью ученых является создание крупных микробных заводов, которые смогут превращать чистую электроэнергию, полученную из энергии солнца, ветра или других источников, в возобновляемое метановое топливо и другие ценные для промышленности химические соединения.

«В наше время, в большинстве случаев метан производится из природного газа, ископаемого топлива», сказал Альфред Спорманн, профессор химических технологий и гражданской и экологической инженерии в Стенфорде. «Многие важные органические молекулы, используемые в промышленности, производятся из нефти. Наш микробный подход позволит избежать необходимости переработки этих ископаемых ресурсов.»

По словам Спорманна, хотя метан сам по себе и является очень серьезным парниковым газом, в 20 раз более мощным нежели CO2, микробный метан будет безопасно захватываться и храниться, что позволит свести к минимуму его утечку в атмосферу.

«Весь микробный процесс происходит с нейтральным уровнем эмиссии углерода», объясняет он. «Весь СО2, выделяемый при горении, выводится из атмосферы, а вся электроэнергия производится из возобновляемых источников энергии, использование которых не приводит к выделению парниковых газов.»

Микробы, способные производить метан, могут помочь решить одну из самых больших проблем крупномасштабного использования возобновляемых источников энергии: вопрос избыточной электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими электростанциями и ветропарками.

«На данный момент еще не существует хорошего способа хранения электричества», говорит Спорманн. «Однако, мы знаем, что некоторые метаногены способны производить метан прямо из электрического тока. Другими словами, они метаболизируют электроэнергию в химическую энергию в виде метана, который можно легко хранить. Понимание того, как происходит этот метаболический процесс, является ключевым моментом нашего исследования. Если мы сможем создать масштабный процесс производства метана при помощи метаногенов, это изменит всю индустрию.»

Сжигание природного газа ускоряет глобальное потепление путем выделения углекислого газа, который находился под землей на протяжении тысячелетий. Команда ученых из Стенфорда и Пеннсильвании пытается подобрать более «зеленый» подход к производству метана. Вместо использования буровых установок и насосов, ученые создают большие биореакторы, заполненные метаногенами, одноклеточными организмами, похожими на бактерии, но относящимися к генетически отличной группе микробов, называемых археями.

По человеческим меркам, стиль жизни метаногенов можно назвать экстремальным. Они не могут расти в присутствии кислорода. Вместо этого, они регулярно поглощают атмосферные карбоновые электроны диоксиданты, выделяемые водородом. Побочным продуктом этой деятельности является чистый метан, который эти организмы выделяют в атмосферу.

Исследователи планируют использовать этот метан в качестве топлива для самолетов, кораблей и автомобилей. В идеале, культуры метаногенов будут питаться постоянным притоком электронов, генерируемых из источников, которые не выделяют парниковые газы. Микробы будут использовать эти чистые электроны для метаболизации углекислого газа в метан, который можно хранить и распространять при помощи существующей газовой инфраструктуры.

В отличие от обычного сжигания природного газа, которое приводит к глобальному потеплению, если в качестве топлива сжигать микробный метан, углекислый газ будет возвращаться обратно в атмосферу, в которой он и возник.

«Микробный метан является гораздо более экологичным, чем метанол и другие виды биотоплива», сказал Спорманн. «К примеру, кукурузный этанол требует гектары пахотных земель, а так же удобрений, пестицидов, орошения и брожения. Метаногены гораздо более эффективны, потому что они метаболизируют метан за несколько быстрых шагов.»