Обитатели сибирских терм: открыт новый вид бактерий, обитающих в глубинах земли

Бактерии дышат серой и темным кислородом и могут работать на биогазовых станциях. Подобные проекты альтернативной энергетики есть у «Росатома».

Кто обитает на дне океана

Ученые Томского государственного университета нашли новую бактерию благодаря метагеномному анализу проб воды из скважины в селе Чажемто Томской области. Скважину пробурили в середине 1950‑х годов в поисках нефти, но обнаружили лишь термальные воды. Биоинформатики Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН пришли к выводу, что организм, вероятно, относится к классу Limnochordia.

Геном бактерии говорит, что в зависимости от ситуации она может быть как анаэробной — ​то есть существовать без кислорода и получать энергию из органических соединений, образованных другими организмами, так и аэробной — ​обитать в кислородосодержащей среде и дышать кислородом, водородом, угарным газом или серой.

Вы спросите: что за кислород в скважине на глубине 2 км, где нет ни света, ни растений и невозможен фотосинтез? Отвечаем: темный. В июле этого года в журнале Nature Geoscience шотландские ученые написали, что на дне Тихого океана в зоне глубины более 3 км обнаружили конкреции — ​минеральные образования из железа, марганца и кобальта с органическими включениями. Конкреции синтезируют кислород электрохимическим способом. Таким же кислородом питается новая Limnochordia.

Бактерию предстоит детально изучить, но уже сейчас ученые предполагают, что она может быть полезна для создания микробных топливных элементов — ​альтернативного источника энергии, позволяющего использовать отходы для генерации электричества.

Биогаз от «Росатома»

Госкорпорация тоже планирует использовать бактерии для производства электроэнергии. «Росатом Сервис» прорабатывает проекты пяти биогазовых станций: в Подмосковье, Калужской, Владимирской, Белгородской областях и в Казахстане. Сырьем будут сельскохозяйственные или бытовые отходы. В компании говорят, что, если все отходы в стране переработать в электроэнергию, это будут сотни мегаваттов — ​как в энергосистемах крупных регионов России.

Специалисты «Росатом Сервиса» разрабатывают биогазовые реакторы, которые потребляют минимум 200 т сортированных и смешанных отходов в сутки. Так, во Владимирской области «Росатом» планирует построить биогазовую станцию на 3,6 МВт и сопутствующее производство удобрений мощностью 15 тыс. т в год.

На свалках и полигонах микроорганизмы разлагают субстрат, образуется биогаз, который состоит из углекислого газа, метана, сероводорода и других компонентов. Смесь крайне неприятно пахнет, пожароопасна и вносит большой вклад в парниковый эффект. Поэтому биогаз лучше не выпускать в атмосферу, а утилизировать. Желательно — ​с пользой. На биогазовой станции отходы загружают в котлован на мусорном полигоне или биогазовый реактор и запускают сбраживание. Начинается газовая эмиссия, насосы прогоняют газ из толщи мусора или емкости по системе труб, газ очищается и подается на газопоршневый агрегат, производящий электроэнергию. Оставшуюся биомассу можно переработать в удобрение.

«Наш комплекс замкнутого цикла обеспечит улучшение качества жизни людей в районах, где развито животноводство. Комбинируя технологии, на выходе из биореактора мы получим не только электроэнергию и тепло, но и компоненты для производства органоминеральных удобрений», — ​отметил на сессии «Биоэкономика России: траектории развития» Восточного экономического форума в этом году гендиректор «Росатом Сервиса» Евгений Сальков.

СЛОВАРЬ

Метагеном — ​набор генов всех микроорганизмов, находящихся в одном образце среды.

Дыхание микроорганизмов — ​способность окислять органические и неорганические соединения, получая таким образом энергию.

Микробный топливный элемент — ​устройство, преобразующее энергию химических связей органических веществ в электричество с помощью микроорганизмов.

Биогазовая станция — ​установка для переработки органических отходов в биогаз и удобрения.

Кстати

В 2019 году в образцах из той же скважины в селе Чажемто обнаружили неизвестную ранее ДНК, принадлежащую трем вирусам­-бактериофагам. Их подробное изучение позволит установить роль вирусов в подземных экосистемах, влияние на биогеохимические процессы и эволюцию подземной биосферы.