Energie pe bază de hidrogen extrasă direct din aer
Găsirea modalităților de a produce energie curată și surse care generează electricitate verde tinde să fie complexă, de lungă durată și, în general, nu la fel de ușoară ca pur și simplu să scoți energie din aer. Cu toate acestea, un grup de cercetători din Australia a demonstrat tocmai asta după ce a descoperit o enzimă care poate transforma literalmente aerul în energie, informează Azocleantech.
Enzima minune
Echipa, condusă de Greening și colegii săi Dr. Rhys Grinter și Ph.D. student Ashleigh Kropp de la Monash, și-a publicat recent descoperirile în revista Nature, descriind modul în care enzima, numită „Huc”, este capabilă să transforme hidrogenul gazos într-un curent electric.
Deși se știe că anumite bacterii din sol transformă hidrogenul în energie, cum funcționează acest proces nu a fost pe deplin înțeles. Asta până când echipa Monash l-a descoperit pe Huc. Folosind bacterii găsite în anumite soluri, echipa a reușit să producă enzima Huc care consumă hidrogen.
”Știm de ceva timp că bacteriile pot folosi urmele de hidrogen din aer ca sursă de energie pentru a le ajuta să crească și să supraviețuiască, inclusiv în solurile antarctice, craterele vulcanice și oceanul adânc… Dar nu știam cum au. a facut asta, pana acum”, a declarat Profesor Greening, Institutul de descoperire a biomedicinei de la Universitatea Monash (BDI), Melbourne, Australia.
Tehnici inovatoare
Pentru a preleva bacterii din probe speciale de sol și a dezvolta enzima consumatoare de hidrogen Huc, echipa a aplicat o serie de tehnici inovatoare, cum ar fi microscopia avansată de imagistică crio-EM, pentru a expune „planul molecular al oxidării hidrogenului atmosferic”.
Folosind imagistica crio-EM pentru a observa structura atomică și căile electrice, echipa a aplicat, de asemenea, electrochimia filmului proteic pentru a arăta cum enzima, atunci când este purificată, este capabilă să creeze electricitate din concentrații minime de hidrogen.
Fiecare test a fost efectuat în condiții ambientale (temperatura și presiunea camerei), asigurându-se că rezultatele reflectă potențialul de aplicare în lumea reală.
Pe lângă capacitatea sa de a produce un curent electric din aerul ambiant, faptul că enzima este robustă și stabilă o face deosebit de promițătoare.
Huc poate fi, de asemenea, stocat pentru perioade prelungite de timp, ceea ce înseamnă că poate fi considerat cu adevărat bateria naturii.
Uimitor de stabil
”Este uimitor de stabil. Este posibil să îngheți enzima sau să o încălziți la 80 de grade Celsius și își păstrează puterea de a genera energie… Acest lucru reflectă faptul că această enzimă ajută bacteriile să supraviețuiască în cele mai extreme medii”, a declarat Ashleigh Kropp, Ph.D. Student, Universitatea Monash
După extragerea enzimei Huc din Mycobacterium smegmatis, echipa a descoperit, de asemenea, că enzima era capabilă să producă un curent electric din cantități mici de hidrogen, chiar și la concentrații mai mici decât cele atmosferice.
”Huc este extraordinar de eficient. Spre deosebire de toate celelalte enzime și catalizatori chimici cunoscuți, consumă chiar și hidrogen sub nivelurile atmosferice – doar 0,00005% din aerul pe care îl respirăm”, susține și Dr. Rhys Grinter, Universitatea Monash
Energie curată pentru un viitor mai curat
Bacteriile producătoare de Huc sunt abundente și pot fi chiar cultivate în cantități relativ mari, ceea ce face ca enzima să fie durabilă. Potrivit dr. Grinter, unul dintre obiectivele principale pentru asigurarea energiei curate pentru un viitor mai curat este creșterea producției Huc.
”Odată ce producem Huc în cantități suficiente, cerul este literalmente limita pentru utilizarea lui pentru a produce energie curată”, opinează Dr. Rhys Grinter, Universitatea Monash
Dacă extinderea are succes, echipa consideră că această descoperire ar putea deschide calea pentru dezvoltarea de dispozitive sofisticate cu catalizatori care oxidează H2 în aerul ambiant, rezultând în generarea autonomă de electricitate.
Deși mai este mult de parcurs până să se ia în considerare posibilitatea de a susține un întreg oraș sau o rețea națională, speranța este că impactul pe termen lung al acestei enzime de ultimă oră ar putea atenua stresul asupra rețelelor naționale dacă cadrul teoretic poate fi adoptate în aplicații practice.
Acest lucru este deosebit de promițător și relevant astăzi, deoarece guvernele și factorii de decizie politică caută soluții inteligente și curate pentru a aborda criza climatică. Capacitatea de a smulge energie din aer folosind Huc ar putea schimba jocul atunci când vine vorba de combaterea schimbărilor climatice.
(Referințe și lecturi suplimentare
Grinter, R. et al. (2023) “Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen,” Nature, 615(7952), pp. 541–547. Available at: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05781-7.
Scientists discover an enzyme that turns air into electricity, providing a new clean source of energy (2023) Monash Biomedicine Discovery Institute. Available at: https://www.monash.edu/discovery-institute/news-and-events/news/2023-articles/scientists-discover-an-enzyme-that-turns-air-into-electricity-providing-a-new-clean-source-of-energy)
