Vedci objavili enzým, ktorý premieňa vietor na elektrinu

Austrálski vedci objavili enzým, ktorý dokáže premieňať vzduch na energiu.

Austrálski vedci objavili enzým schopný premeniť vzduch na energiu. Štúdia, ktorá bola nedávno publikovaná v prestížnom časopise Príroda, ukazuje, že enzým využíva malé množstvo vodíka vo vzduchu na generovanie elektrického prúdu. Tento prielom otvára cestu pre vývoj zariadení, ktoré dokážu skutočne generovať energiu zo vzduchu.

Tento objav urobili Dr. Rhys Grinter, Ashley Krop, Ph.D. Urobil to tím vedcov pod vedením o študent a profesor Chris Greening z Monash University Biomedicine Discovery Institute v Melbourne, Austrália. Tím vyrobil a študoval enzým spotrebovájúci vodík odvodený z baktérie bežne sa vyskytujúcej v pôde.

Nedávna práca tímu ukázala, že mnohé baktérie využívajú vodík z atmosféry ako zdroj energie v prostrediach chudobných na živiny. „Už nejaký čas vieme, že baktérie môžu využiť stopový vodík vo vzduchu ako zdroj energie, ktorý im pomôže rásť a prežiť, a to aj v antarktických pôdach, sopečných kráteroch a hlbokých oceánoch,“ povedal profesor Greening. „Ale doteraz sme nevedeli, ako to urobili.“

V tomto Príroda papier, vedci extrahovali enzým zodpovedný za používanie atmosférického vodíka z baktérie mycobacterium smegmatis, Ukázali, že tento enzým, nazývaný Hq, premieňa plynný vodík na elektrický prúd.

„Haq je výnimočne účinný,“ hovorí Dr Grinter. Na rozdiel od všetkých ostatných známych enzýmov a chemických katalyzátorov spotrebúva vodík pod úrovňou atmosféry – až 0,00005 % vzduchu, ktorý dýchame.

Výskumníci použili niekoľko najmodernejších metód na odhalenie molekulárneho plánu oxidácie vodíka v atmosfére. Použili pokročilú mikroskopiu (kryo-EM) na určenie jej atómovej štruktúry a elektrických dráh, čím posunuli hranice, aby vytvorili doteraz najrozlíšiteľnejšiu enzýmovú štruktúru, ktorú táto metóda uvádza. Použili tiež techniku ​​nazývanú elektrochémia, aby preukázali, že čistený enzým, aspoň pri nízkych koncentráciách vodíka, vytvára elektrinu.

Laboratórne práce pani Kroppovej ukazujú, že čistú merlúzu je možné skladovať po dlhú dobu.

„Je prekvapivo stabilný, enzým je možné zmraziť alebo zahriať na 80 stupňov[{“ attribute=““>Celsius, and it retains its power to generate energy,” Ms. Kropp said. “This reflects that this enzyme helps bacteria to survive in the most extreme environments.”

Huc is a “natural battery” that produces a sustained electrical current from air or added hydrogen. While this research is at an early stage, the discovery of Huc has considerable potential to develop small air-powered devices, for example as an alternative to solar-powered devices.

The bacteria that produce enzymes like Huc are common and can be grown in large quantities, meaning we have access to a sustainable source of the enzyme. Dr. Grinter says that a key objective for future work is to scale up Huc production. “Once we produce Huc in sufficient quantities, the sky is quite literally the limit for using it to produce clean energy.”

Reference: “Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen” by Rhys Grinter, Ashleigh Kropp, Hari Venugopal, Moritz Senger, Jack Badley, Princess R. Cabotaje, Ruyu Jia, Zehui Duan, Ping Huang, Sven T. Stripp, Christopher K. Barlow, Matthew Belousoff, Hannah S. Shafaat, Gregory M. Cook, Ralf B. Schittenhelm, Kylie A. Vincent, Syma Khalid, Gustav Berggren and Chris Greening, 8 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05781-7