Cercetătorii australieni au descoperit o enzimă capabilă să transforme aerul în energie. Studiul, care a fost publicat recent în revista Nature, arată că enzima Huc utilizează cantități mici de hidrogen din aer pentru a genera un curent electric. Această descoperire deschide calea pentru dezvoltarea unor dispozitive care pot genera literalmente energie din aer.
Descoperirea a fost făcută de o echipă de oameni de știință condusă de Dr. Rhys Grinter, Ashleigh Kropp, doctorandă, și de profesorul Chris Greening de la Monash University Biomedicine Discovery Institute din Melbourne, Australia.
Echipa a produs și studiat o enzimă consumatoare de hidrogen provenită de la o bacterie care se găsește în mod obișnuit în sol.
Lucrările recente ale echipei au arătat că multe bacterii folosesc hidrogenul din atmosferă ca sursă de energie în mediile sărace în nutrienți.
„Știm de ceva timp că bacteriile pot folosi urme de hidrogen din aer ca sursă de energie pentru a le ajuta să crească și să supraviețuiască, inclusiv în solurile din Antarctica, în craterele vulcanice și în adâncurile oceanului”, a declarat profesorul Greening. „Dar nu am știut cum fac acest lucru, până acum”.
În această lucrare din Nature, cercetătorii au extras enzima responsabilă pentru utilizarea hidrogenului atmosferic dintr-o bacterie numită Mycobacterium smegmatis.
Secretul enzimei Huc
Ei au arătat că această enzimă, numită Huc, transformă hidrogenul gazos într-un curent electric.
„Huc este extraordinar de eficientă. Spre deosebire de toate celelalte enzime și catalizatori chimici cunoscuți, aceasta consumă chiar și hidrogen sub nivelul atmosferic – doar 0,00005% din aerul pe care îl respirăm”, a declarat dr. Grinter.
Cercetătorii au folosit mai multe metode de ultimă oră pentru a dezvălui planul molecular al oxidării hidrogenului atmosferic.
Ei au folosit microscopia avansată (crio-EM) pentru a determina structura sa atomică și căile electrice, depășind limitele pentru a produce cea mai rezolvată structură enzimatică raportată prin această metodă până în prezent.
De asemenea, au folosit o tehnică numită electrochimie pentru a demonstra că enzima purificată creează electricitate la concentrații infime de hidrogen.
Lucrările de laborator efectuate de dr. Karina Kropp arată că este posibil să se stocheze Huc purificat pentru perioade lungi de timp.
„Este uimitor de stabilă. Este posibil să înghețăm enzima sau să o încălzim la 80 de grade Celsius, iar aceasta își păstrează puterea de a genera energie”, a declarat dr. Kropp. „Acest lucru reflectă faptul că această enzimă ajută bacteriile să supraviețuiască în cele mai extreme medii”.
Enzima Huc este o „baterie naturală” care produce un curent electric susținut din aer sau din hidrogen adăugat.
Deși această cercetare se află într-un stadiu incipient, descoperirea Huc are un potențial considerabil pentru dezvoltarea unor mici dispozitive alimentate cu aer, de exemplu, ca alternativă la dispozitivele alimentate cu energie solară.
Bacteriile care produc enzime precum Huc sunt comune și pot fi cultivate în cantități mari, ceea ce înseamnă că avem acces la o sursă durabilă de enzime.
Dr. Grinter spune că un obiectiv cheie pentru activitatea viitoare este creșterea producției de Huc. „Odată ce producem Huc în cantități suficiente, cerul este literalmente limita pentru utilizarea acestuia în producerea de energie curată.”