Enzym, który przekształca powietrze w energię elektryczną
Australijscy naukowcy odkryli enzym zdolny do przekształcania powietrza w energię. Wyniki badań, które zostały opublikowane 8 marca 2023 roku w prestiżowym czasopiśmie „Nature”, pokazują, że enzym wykorzystuje małe ilości wodoru w powietrzu do generowania prądu elektrycznego. Ten przełom otwiera drogę do rozwoju urządzeń, które mogą dosłownie generować energię z powietrza.
Odkrycia dokonał zespół naukowców pod kierownictwem dr. Rhysa Grintera, doktorantki Ashleigh Kropp oraz prof. Chrisa Greeninga z Monash University Biomedicine Discovery Institute w Melbourne w Australii. Zespół wyprodukował i zbadał enzym pochłaniający wodór pochodzący z bakterii powszechnie występującej w glebie. Prace naukowców wykazały, że wiele bakterii wykorzystuje wodór z atmosfery jako źródło energii w środowiskach ubogich w składniki odżywcze. Od pewnego czasu wiemy, że bakterie mogą wykorzystywać śladowy wodór w powietrzu jako źródło energii, która może pomóc im rosnąć i przetrwać w tak niesprzyjających warunkach, jak w glebach Antarktyki, kraterach wulkanicznych czy głębinach oceanów. Dotąd jednak naukowcy nie wiedzieli, jak bakterie to robią. Zespół australijskich badaczy wyodrębnił enzym odpowiedzialny za wykorzystanie atmosferycznego wodoru z bakterii Mycobacterium smegmatis i wykazał, że enzym zwany Huc zamienia gazowy wodór w prąd elektryczny. Huc jest wyjątkowo wydajny. W przeciwieństwie do innych znanych enzymów i katalizatorów chemicznych wychwytuje wodór nawet w stężeniu 0,00005% powietrza atmosferycznego, którym oddychamy.
Naukowcy zastosowali najnowocześniejsze metody, aby odkryć molekularny schemat atmosferycznego utleniania wodoru. Użyli m.in. zaawansowanej mikroskopii (cryo-EM) oraz zastosowali technikę zwaną elektrochemią, aby wykazać, że oczyszczony enzym wytwarza energię elektryczną przy minimalnym stężeniu wodoru.
Enzym jest zadziwiająco stabilny. Możliwe jest zamrożenie go lub podgrzanie do 80 stopni Celsjusza, a wciąż zachowuje swoją moc generowania energii. Można powiedzieć, że Huc jest naturalną baterią. Chociaż badania są na wczesnym etapie, odkrycie Huc ma znaczny potencjał do rozwoju małych urządzeń zasilanych powietrzem, na przykład jako alternatywa dla urządzeń zasilanych energią słoneczną. Bakterie, które produkują enzymy takie, jak Huc są powszechne i mogą być hodowane w dużych ilościach, co oznacza, że mamy dostęp do zrównoważonego źródła enzymu. Kluczowym celem przyszłych prac będzie zwiększenie skali produkcji Huc.
Opracowano na podstawie:
Scientists Have Discovered an Enzyme That Converts Air Into Electricity
