Cientistas descobrem enzima que transforma ar em eletricidade

Pesquisadores australianos descobriram uma enzima que pode converter o ar em energia.

Pesquisadores australianos descobriram uma enzima capaz de converter ar em energia. O estudo recentemente publicado na prestigiada revista natureza, mostra que a enzima usa pequenas quantidades de hidrogênio no ar para gerar uma corrente elétrica. Este avanço abre caminho para o desenvolvimento de dispositivos que podem literalmente gerar energia a partir do nada.

A descoberta foi feita por uma equipe de cientistas liderada pelo Dr. Reese Grinter, Ashley Krupp, Ph.D. aluno, e o professor Chris Greening do Biomedical Discovery Institute da Monash University em Melbourne, Austrália. A equipe produziu e estudou uma enzima que consome hidrogênio a partir de bactérias comumente encontradas no solo.

Trabalhos recentes da equipe mostraram que muitas bactérias usam hidrogênio da atmosfera como fonte de energia em ambientes pobres em nutrientes. O professor Greening disse: “Sabemos há algum tempo que as bactérias podem usar vestígios de hidrogênio no ar como fonte de energia para ajudá-las a crescer e sobreviver, inclusive em solos antárticos, crateras vulcânicas e nas profundezas do oceano”. “Mas não sabíamos como eles faziam isso, até agora.”

Nisso natureza Com o papel, os pesquisadores extraíram a enzima responsável pelo uso do hidrogênio atmosférico de uma bactéria chamada esfregaço de Mycobacterium. Eles mostraram que essa enzima, chamada Huc, converte o gás hidrogênio em corrente elétrica.

O Dr. Grinter observa que “o Huc é extraordinariamente eficiente. Ao contrário de todas as outras enzimas e catalisadores químicos conhecidos, ele consome até mesmo hidrogênio abaixo dos níveis atmosféricos – menos de 0,00005% do ar que respiramos”.

Os pesquisadores usaram vários métodos de ponta para revelar o modelo molecular da oxidação do hidrogênio atmosférico. Eles usaram microscopia crio-EM avançada (cryo-EM) para determinar sua estrutura atômica e vias elétricas, ultrapassando os limites para produzir a estrutura enzimática mais resolvida relatada por esse método até o momento. Eles também usaram uma técnica chamada eletroquímica para demonstrar que a enzima purificada produz eletricidade nas concentrações exatas de hidrogênio.

O trabalho de laboratório da Sra. Krupp mostra que é possível armazenar Huc purificado por longos períodos.

É incrivelmente estável. A enzima pode ser congelada ou aquecida a 80 graus[{” 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