Los científicos han demostrado que la enzima, llamada Huc, convierte el hidrógeno gaseoso en corriente eléctrica.
Investigadores australianos han descubierto una enzima capaz de transformar el aire en energía.
Investigadores australianos han descubierto una enzima capaz de transformar 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 el Dr. Rhys Grinter, Ashleigh Kropp, Ph.D. estudiante y profesor Chris Greening del Instituto de Descubrimiento de Biomedicina de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia. El equipo produjo y estudió una enzima que consume hidrógeno de una bacteria que se encuentra comúnmente en el suelo.
El trabajo reciente del equipo ha demostrado que muchas bacterias utilizan el hidrógeno atmosférico como fuente de energía en entornos pobres en nutrientes. «Sabemos desde hace algún tiempo que las bacterias pueden usar pequeñas cantidades de hidrógeno en el aire como fuente de energía para ayudarlas a crecer y sobrevivir, incluso en los suelos antárticos, los cráteres volcánicos y las profundidades del océano», dijo el profesor Greening. «Pero no sabíamos cómo lo hicieron, hasta ahora».
En esto Naturaleza papel, los investigadores extrajeron la enzima responsable de utilizar el hidrógeno atmosférico de una bacteria llamada Mycobacterium smegmatis. Demostraron que esta enzima, llamada Huc, transforma gas hidrógeno en corriente eléctrica.
El Dr. Grinter señala: “Huc es extraordinariamente efectivo. A diferencia de todas las demás enzimas y catalizadores químicos conocidos, incluso consume hidrógeno por debajo de los niveles atmosféricos, tan solo el 0,00005 % del aire que respiramos.
Los investigadores utilizaron varios métodos de última generación para revelar el patrón molecular de la oxidación del hidrógeno atmosférico. Utilizaron microscopía 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 crea electricidad en concentraciones diminutas de hidrógeno.
El trabajo de laboratorio realizado por la Sra. Kropp muestra que es posible almacenar Huc purificado durante largos períodos de tiempo.
“Es sorprendentemente estable. Es posible congelar la enzima o calentarla 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
