A conductive film produced by the supernatant from Serratia marcescens cultivation containing prodigiosin increases electricity generation in a microbial fuel cell

Autor(es)

Zani, Ana Clara Bonizol ; de Souza, Joao Carlos ; Furlan, Joao Pedro Rueda ; Stehling, Eliana Guedes ; de Andrade, Adalgisa Rodrigues ; Reginatto, Valeria

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CURRENT RESEARCH IN BIOTECHNOLOGY; v. 7, p. 11-pg., 2024-04-24.

Resumo

Although Serratia marcescens is known for its natural ability to produce the red pigment prodigiosin, it has been little explored as a biocatalyst in bioelectrochemical systems (BES). Here, we have employed an environmental S. marcescens isolate S734 as biocatalyst in a microbial fuel cell (MFC) anode to oxidize glycerol and to produce energy; we have evaluated how the anode behaves in three conditions: (i) as an abiotic electrode (FC-A); (ii) as a biotic electrode after S. marcescens biofilm growth (MFC-B); and (iii) as an abiotic electrode added with the supernatant containing prodigiosin (FC-P). Scanning electron microscopy and electrochemical measurements indicated that prodigiosin formed a conductive film over FC-P, which increased charge transfer by 424 times compared to FC-A. The maximum power density during the FC-P operation was 10.0 mW/m(-2). Nevertheless, only in the presence of S. marcescens (MFC-B) was glycerol oxidized and electricity generated. Cyclic voltammetry indicated that the prodigiosin was the electrochemical active substance in the supernatant, and that its process was irreversible and controlled by adsorption. Electrochemical impedance spectroscopy confirmed that the prodigiosin-containing supernatant decreased the load resistance from 8396.3 ohm in FC-A to 58.10 ohm in FC-P. Genomic analysis showed that the prodigiosin biosynthesis gene cluster in strain S734 belonged to the Serratia 274 type, which contains pigA to pigN genes flanked by cueR and copA homologues. In conclusion, the supernatant produced by S. marcescens strain S734, containing prodigiosin could be explored as a green conductor in BES without further purification steps. (AU)

• Processo FAPESP: 21/01655-7 - Resistoma, plasmidoma e viruloma de Enterobacterales isoladas do meio ambiente carreando genes mcr-like
• Beneficiário: Eliana Guedes Stehling
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/07294-6 - Contribuição de cepas de Pseudomonas aeruginosa em sistemas bioeletroquímicos para a obtenção de energia e de produtos a partir do glicerol
• Beneficiário: Ana Clara Bonizol Zani
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 14/50945-4 - INCT 2014: Instituto Nacional de Tecnologias Alternativas para Detecção, Avaliação Toxicológica e Remoção de Micropoluentes e Radioativos
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 22/04024-0 - Cofermentação de resíduos orgânicos e inorgânicos em sistemas biológicos e bioeletroquímicos para a obtenção de bioprodutos e eletricidade
• Beneficiário: Valeria Reginatto Spiller
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Processo FAPESP: 21/12866-9 - Desenvolvimento de sensores eletroquímicos utilizados na detecção eletroquímica de BTEXs em águas residuais de petróleo autoalimentados por uma célula a combustível microbiana: detecção de BTEXs, tratamento e produção de energia
• Beneficiário: João Carlos de Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/01134-7 - Valorização eletroquímica da molécula de glicerol: desenvolvimento de uma célula eletrolítica microbiana (MEC) para produção de bio-hidrogênio (Bio-H2) e produtos de alto valor agregado em uma célula do tipo PEM
• Beneficiário: Adalgisa Rodrigues de Andrade
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular