Los científicos han descubierto una enzima que convierte el aire en electricidad

Investigadores australianos han descubierto una enzima que puede convertir el aire en energía.

Investigadores australianos han descubierto una enzima capaz de convertir el aire en energía. El estudio publicado recientemente en la prestigiosa revista naturaleza, muestra que la enzima usa pequeñas cantidades de hidrógeno en el aire para generar una corriente eléctrica. Este avance allana el camino para el desarrollo de dispositivos que literalmente pueden generar energía de la nada.

El descubrimiento fue realizado por un equipo de científicos dirigido por la Dra. Reese Grinter, Ashley Krupp, Ph.D. estudiante y profesor Chris Greening del Instituto de Descubrimiento Biomédico de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia. El equipo produjo y estudió una enzima que consume hidrógeno a partir de bacterias que se encuentran comúnmente en el suelo.

El trabajo reciente del equipo mostró que muchas bacterias utilizan el hidrógeno de la atmósfera como fuente de energía en entornos pobres en nutrientes. El profesor Greening dijo: «Sabemos desde hace algún tiempo que las bacterias pueden usar trazas de hidrógeno en el aire como fuente de energía para ayudarlas a crecer y sobrevivir, incluso en suelos antárticos, cráteres volcánicos y las profundidades del océano». «Pero no sabíamos cómo lo hacían, hasta ahora».

En esto naturaleza Con el artículo, los investigadores extrajeron la enzima responsable de utilizar el hidrógeno atmosférico de una bacteria llamada frotis de micobacterias. Demostraron que esta enzima, llamada Huc, convierte gas hidrógeno en corriente eléctrica.

El Dr. Grinter señala que «Huc es extraordinariamente eficiente. A diferencia de todas las demás enzimas y catalizadores químicos conocidos, consume incluso hidrógeno por debajo de los niveles atmosféricos, menos del 0,00005 % del aire que respiramos».

Los investigadores utilizaron varios métodos de vanguardia para revelar el modelo molecular para la oxidación del hidrógeno atmosférico. Han utilizado microscopía crio-EM avanzada (crio-EM) para determinar su estructura atómica y vías eléctricas, ampliando los límites para producir la estructura enzimática más resuelta reportada por este método hasta la fecha. También utilizaron una técnica llamada electroquímica para demostrar que la enzima purificada produce electricidad en las concentraciones exactas de hidrógeno.

El trabajo de laboratorio de la Sra. Krupp muestra que es posible almacenar Huc purificado durante períodos prolongados.

Es increíblemente estable. La enzima se puede congelar o calentar a 80 grados.[{» 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