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

Los científicos han demostrado que una enzima llamada Huc convierte el hidrógeno gaseoso en corriente eléctrica.

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. La investigación, que fue publicada recientemente en una 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: Dr. Rhys Grinter, Ashley Kropp, Ph.D. estudiante y profesor Chris Greening del Instituto para el Descubrimiento Biomédico de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia. El equipo produjo y estudió una enzima consumidora de hidrógeno derivada de bacterias que se encuentran 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 mucho 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 hacían hasta ahora».

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

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

Para descubrir el modelo molecular de la oxidación del hidrógeno atmosférico, los científicos han utilizado varias técnicas de vanguardia. Utilizaron microscopía avanzada (crio-EM) para determinar su estructura atómica y vías eléctricas, empujando los límites para crear la estructura enzimática más resuelta reportada usando este método hasta la fecha. También utilizaron una técnica llamada electroquímica para demostrar que la enzima purificada genera electricidad en pequeñas concentraciones de hidrógeno.

El trabajo de laboratorio realizado por la Sra. Kropp muestra que es posible almacenar Huc purificado durante largos períodos de tiempo.

«Es increíblemente estable. Es posible congelar la enzima o calentarla hasta 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