Австралийские исследователи обнаружили фермент, способный превращать воздух в энергию. Исследование, которое было недавно опубликовано в престижном журнале Nature, показывает, что фермент использует небольшое количество водорода в воздухе для генерации электрического тока. Этот прорыв прокладывает путь для разработки устройств, которые могут буквально генерировать энергию из разреженного воздуха.
Открытие было сделано группой ученых под руководством доктора Риса Гринтера, Эшли Кропп, аспирантки, и профессора Криса Грининга из Института биомедицинских открытий Университета Монаша в Мельбурне, Австралия. Команда создала и изучила фермент, потребляющий водород, полученный из бактерии, обычно встречающейся в почве.
Недавняя работа команды показала, что многие бактерии используют водород из атмосферы в качестве источника энергии в бедных питательными веществами средах. “Мы уже некоторое время знаем, что бактерии могут использовать следы водорода в воздухе в качестве источника энергии, чтобы помочь им расти и выживать, в том числе в антарктических почвах, вулканических кратерах и глубоководных районах океана”, - сказал профессор Грининг. “Но до сих пор мы не знали, как они это делают”.
В этой статье Nature исследователи выделили фермент, ответственный за использование атмосферного водорода, из бактерии под названием Mycobacterium smegmatis. Они показали, что этот фермент, называемый Huc, превращает газообразный водород в электрический ток.
Доктор Гринтер отмечает: “Huc чрезвычайно эффективен. В отличие от всех других известных ферментов и химических катализаторов, он даже потребляет водород ниже атмосферного уровня – всего 0,00005% воздуха, которым мы дышим ”.
Исследователи использовали несколько передовых методов, чтобы раскрыть молекулярную схему окисления атмосферного водорода. Они использовали усовершенствованную микроскопию (крио-ЭМ), чтобы определить его атомную структуру и электрические пути, раздвигая границы, чтобы получить наиболее четкую структуру фермента, о которой этот метод сообщил на сегодняшний день. Они также использовали метод, называемый электрохимией, чтобы продемонстрировать, что очищенный фермент создает электричество при минимальных концентрациях водорода.
Лабораторная работа, проведенная г-жой Кропп, показывает, что можно хранить очищенный Huc в течение длительного времени.
“Он удивительно стабилен. Фермент можно заморозить или нагреть до 80 градусов по Цельсию, и он сохраняет свою способность генерировать энергию ”, - сказала г-жа Кропп. “Это отражает то, что этот фермент помогает бактериям выживать в самых экстремальных условиях”.
Huc - это “естественная батарея”, которая вырабатывает постоянный электрический ток из воздуха или добавленного водорода. Хотя это исследование находится на ранней стадии, открытие Huc имеет значительный потенциал для разработки небольших устройств с воздушным питанием, например, в качестве альтернативы устройствам, работающим на солнечных батареях.
Бактерии, которые производят ферменты, подобные Huc, распространены и могут быть выращены в больших количествах, что означает, что у нас есть доступ к устойчивому источнику фермента. Доктор Гринтер говорит, что ключевой целью будущей работы является расширение производства Huc. “Как только мы произведем Huc в достаточных количествах, небо буквально станет пределом для его использования для производства чистой энергии”.
Оценил 1 человек
3 кармы