好讀周報／500多種魚能發電 還被用來治病！科學家研究「微生物發電」解決能源需求

文／郭毓璞

科學家把生物自己產生或利用電的現象稱為「生物電」（bioelectricity）。有些動物能產生強大的電擊，用於捕食獵物或防禦敵人，其中最知名的就是生活在南美洲亞馬遜河裡的電鰻（Electrophorus）。

●參考電鰻構造 伏打發明電池

電鰻的身體裡充滿特殊的發電器官，像硬幣一樣堆疊排列，占了身體80%的體積之多，當初發明電池的科學家伏打（Alessandro Volta）就是參考了電鰻這個解剖構造，可說電池就是一種仿生科技。身為生物發電的代表動物，電鰻通常能放出300~600伏特的電壓來電暈獵物，而科學家前陣子新發現的同屬物種伏打電鰻（Electrophorus voltai）瞬間輸出甚至來到860伏特，是地表最強發電生物，可惜還是離十萬伏特非常遙遠。

●500種魚能發電 還有醫療用途

除了電鰻以外，至少還有500多種魚能夠產生電力，有些早已被古人觀察，還拿來做醫療用途。例如非洲的電鯰（Malapterurus electricus）能放出約350~400伏特的電擊，古埃及人用小隻的電鯰電擊來舒緩關節炎。長得像平底鍋的電鰩（Torpediniformes）也能產生最高220伏特的電擊，古希臘人用牠們來讓病人鎮靜，並稱呼牠們為「麻痺魚」。

●覓食或導航 象鼻魚用電脈衝

有些動物則不是產生強電擊，而是利用微弱的電場來「看」或是「感覺」世界，甚至進行溝通。例如非洲的象鼻魚（Gnathonermus petersii）會發出微弱電脈衝，再用牠們「象鼻」上的電感受器（electroreceptor）來偵測電場變化，在混濁水域尋找食物和導航時非常好用。

●光轉電 東方胡蜂迷你發電廠

在陸地上，澳洲的鴨嘴獸（Ornithorhynchus anatinus）和針鼴（Tachyglossus aculeatus），嘴部也內建電感受器，透過偵測蚯蚓等獵物移動時產生的微弱電訊號來尋找食物。飛行中的蜜蜂翅膀上會產生靜電，幫助附著帶電荷的花粉，科學家發現大黃蜂（Bombus terrestris）能用電訊號在花朵上「留言」給其他蜜蜂，告訴牠們此處已經名花有主。東方胡蜂（Vespa orientalis）則更驚人，牠們外骨骼上的黃色和棕色組織能像太陽能板一樣，將太陽光轉換成電能，用來維持活動或儲存能量，堪稱是微型發電廠。

●科學家有夢 利用微生物發電

雖然有那麼多能發電或用電的動物，但牠們產生的電能都相當短暫而微弱，相較於人類龐大的能源需求來說太小了，指望靠這些自體發電生物來當發電機是不太可行的。但科學家們仍持續在生物界中探索，研究各種「生物發電」的可能性。其中一個方向是利用微生物，某些細菌在分解有機物時會產生電子，如果能夠有效收集這些電子變成電能，就可以打造微生物燃料電池，這種技術極具潛力，又能處理廚餘和廢水，甚至能和植物配合吸收土壤中的重金屬汙染。只是，目前這些技術都還在研發階段，發電效率和穩定性有待改善，材料成本也偏高。

●壓電效應 走路彎腰也能發電

最近，韓國的研究團隊把腦筋動到人類身上。他們開發出一種裝置，可以將我們走路、彎腰時產生的機械能，利用壓電效應（特定材料受壓會產生電）轉換成電能，有點類似機械表的原理。雖然這發電量也很小，不可能把人體變成發電機為家庭供電，但團隊的目標是能用這個裝置直接幫我們身邊的智慧型手表或手機充電。也許有一天，我們出門走跳時就能像這些神奇動物一樣自產電力，從此和行動電源說掰掰！