Australijos mokslininkai atrado fermentą, galintį paversti orą energija.

Australijos mokslininkai atrado fermentą, galintį paversti orą energija. Tyrimas neseniai paskelbtas prestižiniame žurnale gamta, rodo, kad fermentas naudoja nedidelį kiekį ore esančio vandenilio elektros srovei generuoti. Šis proveržis atveria kelią kurti įrenginius, kurie tiesiogine prasme gali generuoti energiją iš oro.

Atradimą padarė mokslininkų komanda, kuriai vadovavo daktarė Reese Grinter, mokslų daktarė Ashley Krupp. studentas ir profesorius Chrisas Greeningas iš Monasho universiteto Biomedicininių atradimų instituto Melburne, Australijoje. Grupė pagamino ir ištyrė vandenilį sunaudojantį fermentą iš bakterijų, dažniausiai aptinkamų dirvožemyje.

Neseniai atliktas komandos darbas parodė, kad daugelis bakterijų naudoja vandenilį iš atmosferos kaip energijos šaltinį aplinkoje, kurioje trūksta maistinių medžiagų. Profesorius Greeningas sakė: „Jau kurį laiką žinojome, kad bakterijos gali naudoti vandenilio pėdsakus ore kaip energijos šaltinį, kad padėtų joms augti ir išgyventi, įskaitant Antarkties dirvožemį, ugnikalnių kraterius ir vandenyno gelmes. „Tačiau mes iki šiol nežinojome, kaip jie tai padarė.”

Šiame gamta Su šiuo dokumentu mokslininkai iš bakterijos, vadinamos, išskyrė fermentą, atsakingą už atmosferos vandenilio naudojimą Mikobakterijų tepinėlis. Jie parodė, kad šis fermentas, vadinamas Huc, paverčia vandenilio dujas į elektros srovę.

Dr. Grinter pažymi, kad „Huc yra nepaprastai efektyvus. Skirtingai nuo visų kitų žinomų cheminių fermentų ir katalizatorių, jis sunaudoja net vandenilį žemiau atmosferos lygio – mažiau nei 0,00005% oro, kuriuo kvėpuojame.”

Tyrėjai panaudojo kelis pažangiausius metodus, kad atskleistų atmosferos vandenilio oksidacijos molekulinį planą. Jie naudojo pažangią krio-EM mikroskopiją (krio-EM), kad nustatytų jų atominę struktūrą ir elektrinius kelius, stumdami ribas, kad sukurtų labiausiai išspręstą fermentų struktūrą, apie kurią pranešta šiuo metodu. Jie taip pat naudojo techniką, vadinamą elektrochemija, kad parodytų, jog išgrynintas fermentas gamina elektros energiją esant tikslioms vandenilio koncentracijoms.

M. Krupp atliktas laboratorinis darbas rodo, kad išvalytą Huc galima laikyti ilgą laiką.

Jis stebėtinai stabilus. Fermentą galima užšaldyti arba pašildyti iki 80 laipsnių[{” 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