Los científicos a menudo consideran que la energía limpia ilimitada es el «santo grial», y ahora un nuevo estudio sugiere que la respuesta podría estar en una enzima.
Científicos de la Universidad de Monash en Australia han descubierto ‘Huc’, una enzima que puede convertir el hidrógeno del aire en electricidad.
Extrajeron la enzima de una bacteria común que habita en el suelo llamada Mycobacterium smegmatis.
Huc permite que las bacterias conviertan el hidrógeno de la atmósfera en energía utilizable para que pueda continuar prosperando bajo tierra.
Los investigadores dicen que, si se puede recolectar suficiente enzima, podría permitirnos reemplazar los dispositivos alimentados por energía solar con versiones ‘impulsadas por aire’.
Científicos de la Universidad de Monash en Australia han descubierto ‘Huc’, un catalizador biológico que puede convertir el hidrógeno en corriente eléctrica.
Pudieron extraerlo de una bacteria común que habita en el suelo llamada Mycobacterium smegmatis . En la imagen: imagen de microscopía electrónica de barrido de Mycobacterium smegmatis
Las enzimas son sustancias producidas por organismos vivos que aceleran o permiten ciertas reacciones químicas, incluidas las que generan energía.
Investigaciones anteriores han demostrado que algunos tipos de bacterias pueden convertir el hidrógeno del aire en energía para ayudarlas a sobrevivir en entornos pobres en nutrientes.
Estos incluyen los suelos antárticos, los cráteres volcánicos y las profundidades del océano, según el autor del estudio, el Dr. Chris Greening.
Para el artículo, publicado hoy en Naturalezalos investigadores con sede en Melbourne muestran cómo pueden extraer una de las enzimas responsables de esta reacción de conversión.
Luego utilizaron una nueva técnica llamada microscopía electrónica criogénica, que ganó a sus desarrolladores un Premio Nobel en 2017, para determinar la estructura atómica de Huc.
Esta técnica consiste en enfriar la muestra a temperaturas criogénicas, por debajo de -238 °F (-150 °C), y bombardearla con electrones.
Estos pasan y son capturados por una cámara para producir una imagen de resolución extremadamente alta.
Específicamente, Huc convierte el hidrógeno en energía eléctrica y la microscopía electrónica criogénica también ayudó a los científicos a comprender este proceso.
«No sabíamos cómo hacían esto, hasta ahora», dijo el Dr. Greening.
La enzima se une al hidrógeno y permite su oxidación. una reacción en la que pierde electrones, antes de pasarlos a la vitamina menaquinona o K2.
Entonces, la menaquinona puede transferir electrones a la membrana de la bacteria u otro electrodo, produciendo una corriente eléctrica como una ‘batería natural’.
Los investigadores utilizaron una nueva técnica llamada microscopía electrónica criogénica, que ganó a sus desarrolladores un Premio Nobel en 2017, para determinar la estructura atómica de Huc (en la foto)
Las imágenes de microscopía electrónica criogénica revelaron que Huc usa canales de gas especiales (resaltados) que permiten que el hidrógeno ingrese y se una a él, pero repelen el oxígeno
Mycobacterium smegmatis (en la foto) se encuentra en el suelo, el agua y las aguas residuales de todo el mundo, y es fácil de cultivar en el laboratorio. Esto significa que existe una forma barata, ética y sostenible de obtener Huc, lo que brinda a los investigadores un gran potencial para ampliar el proceso.
Inicialmente, los científicos estaban confundidos sobre cómo Huc podría lograr esto, cuando hay mucho más oxígeno disponible en la atmósfera al que podría unirse.
Sin embargo, las imágenes de microscopía electrónica criogénica revelaron que utiliza canales de gas especiales que permiten que el hidrógeno entre y se una a él, pero repelen el oxígeno.
«Huc es extraordinariamente eficiente», dijo el Dr. Rhys Grinter.
«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 por ciento del aire que respiramos».
Los investigadores también encontraron que Huc aún puede generar electricidad incluso después de congelarse o calentarse a temperaturas de 80 °C (176 °F).
«Esto refleja que esta enzima ayuda a las bacterias a sobrevivir en los entornos más extremos», afirmó la estudiante de doctorado Ashleigh Kropp.
Mycobacterium smegmatis se encuentra en el suelo, el agua y las aguas residuales de todo el mundo, y es fácil de cultivar y manipular en el laboratorio.
Esto significa que existe una forma barata, ética y sostenible de obtener Huc, lo que brinda a los investigadores un gran potencial para aumentar la generación de electricidad.
«Una vez que producimos Huc en cantidades suficientes, el cielo es literalmente el límite para usarlo para producir energía limpia», dijo el Dr. Grinter.
