Gli scienziati hanno scoperto un enzima che converte l’aria in elettricità

I ricercatori australiani hanno scoperto un enzima in grado di convertire l’aria in energia.

I ricercatori australiani hanno scoperto un enzima in grado di convertire l’aria in energia. Lo studio recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista natura, mostra che l’enzima utilizza piccole quantità di idrogeno nell’aria per generare una corrente elettrica. Questa svolta apre la strada allo sviluppo di dispositivi in ​​grado di generare letteralmente energia dal nulla.

La scoperta è stata fatta da un team di scienziati guidati dal Dr. Reese Grinter, Ashley Krupp, Ph.D. studente e il professor Chris Greening del Biomedical Discovery Institute della Monash University di Melbourne, in Australia. Il team ha prodotto e studiato un enzima che consuma idrogeno dai batteri che si trovano comunemente nel suolo.

Un recente lavoro del team ha mostrato che molti batteri usano l’idrogeno dall’atmosfera come fonte di energia in ambienti poveri di nutrienti. Il professor Greening ha dichiarato: “Sappiamo da tempo che i batteri possono utilizzare tracce di idrogeno nell’aria come fonte di energia per aiutarli a crescere e sopravvivere, anche nei suoli antartici, nei crateri vulcanici e nelle profondità oceaniche”. “Ma non sapevamo come hanno fatto, fino ad ora.”

In questo natura Con il documento, i ricercatori hanno estratto l’enzima responsabile dell’utilizzo dell’idrogeno atmosferico da un batterio chiamato Striscio di micobatteri. Hanno dimostrato che questo enzima, chiamato Huc, converte il gas idrogeno in corrente elettrica.

Il dottor Grinter osserva che “Huc è straordinariamente efficiente. A differenza di tutti gli altri enzimi e catalizzatori chimici conosciuti, consuma anche idrogeno al di sotto dei livelli atmosferici, meno dello 0,00005% dell’aria che respiriamo”.

I ricercatori hanno utilizzato diversi metodi all’avanguardia per rivelare il progetto molecolare per l’ossidazione dell’idrogeno atmosferico. Hanno usato la microscopia crio-EM avanzata (cryo-EM) per determinare la loro struttura atomica e percorsi elettrici, spingendo i confini per produrre la struttura enzimatica più risolta riportata da questo metodo fino ad oggi. Hanno anche usato una tecnica chiamata elettrochimica per dimostrare che l’enzima purificato produce elettricità alle esatte concentrazioni di idrogeno.

Il lavoro di laboratorio della signora Krupp mostra che è possibile conservare Huc purificato per lunghi periodi.

È incredibilmente stabile. L’enzima può essere congelato o riscaldato a 80 gradi[{” 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