4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
2.1.1. Các dạng hệ thống điện sinh học
Hệ thống BES được tìm hiểu thông qua tài liệu tham khảo và lựa chọn thiết kế với hiệu quả cao với chi phí vừa phải [33]. Đồng thời hệ thống được thiết kế hướng ưu tiên dòng điện thấp, chúng tôi giả thiết rằng cường độ dòng điện ảnh hưởng đến kích thước hạt. Hệ thống BES không mạch ngoài được thiết kế gồm khoang cực âm (khoang anot) ngăn cách với khoang cực dương (catot) bởi vách ngăn cao su. Vách ngăn này có khoan một lỗ nhỏ vừa đủ cho điện cực than chì xuyên qua. Khoang anot chứa môi trường khoáng được khử trùng sau đó sục khí nitơ được lọc qua màng lọc 0,2 micromet để tạo môi trường kị khí trong buồng cấy vô trùng. Sau đó, môi trường khoáng này được bổ sung thêm 10mM cơ chất sodium lactate và vi khuẩn. Khoang catot là dung dịch muối CuCl2 nồng độ 5mM được pha trong nước cất.
Thí nghiệm gồm 2 hệ thống BES không mạch ngoài được tiến hành trong điều kiện khoang anot kị khí và khoang catot hiếm khí, một hệ thống sử dụng chủng vi khuẩn Shewanella putrefaciens SP200 và một hệ thống sử dụng chủng vi khuẩn Shewanella sp HN41 với mật độ OD ban đầu là khoảng 0,02 ở bước sóng 600nm.
2.1.2. Các chủng vi khuẩn Shewanella sử dụng trong hệ thống điện
sinh học và môi trường nước có ion Đồng tự tạo
Shewanella sinh trưởng trong pin nhiên liệu vi sinh vật với cơ chất là
lactate và không chứa chất nhận điện tử. Trong nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn chủng vi khuẩn Shewanella sp HN41 và Shewanella SP200 cho việc phát triển các hệ thống BES, các chủng này có nguồn gốc từ phòng thí nghiệm Vi sinh vật môi trường và ứng dụng, Viện Khoa học và Công nghệ Gwangju. Vi khuẩn Shewanella sp HN41 là chủng vi khuẩn mới, được phân lập từ các mảnh
đá của đá phiến dầu kỉ Phấn trắng từ các bãi triều nằm ở Haenam, Hàn Quốc. Tuy nhiên S.sp HN41 có hoạt tính khử sắt tương đối cao, đã được chọn và xác định là họ hàng gần của Shewanella oneidensis MR-1 và Shewanella
saccharophilus GC-29 [30]. Trước khi tiến hành bổ sung vi khuẩn vào các hệ
thống BES, vi khuẩn Shewanella sp HN41 được nuôi cấy ở điều kiện yếm khí 30oC, trên môi trường Luria – Bertani (LB) Agar trong vòng 24h để thu sinh khối tế bào.
Hình 0.1. Vi khuẩn thuộc chủng Shewanella putrefacien [25]
Môi trường nước có bổ sung CuCl2 nồng độ 5mM là môi trường nhân tạo gồm muối CuCl2 và nước khử ion.