Científicos descubren una enzima que convierte el aire en electricidad

¿Es esta la clave para la energía limpia ilimitada?

Científicos australianos han descubierto una enzima que convierte el aire en energía. El estudio, publicado en la revista Nature, revela que esta enzima utiliza las bajas cantidades de hidrógeno en la atmósfera para crear una corriente eléctrica.

El equipo de investigación, dirigido por el Dr. Rhys Grinter, la estudiante de doctorado Ashleigh Kropp y el profesor Chris Greening del Instituto de Descubrimiento de Biomedicina de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia, produjo y analizó una enzima consumidora de hidrógeno de una bacteria común del suelo.

«Sabemos desde hace algún tiempo que las bacterias pueden usar las trazas 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 hacían esto, hasta ahora».

La estudiante de doctorado Ashleigh Kropp, a la izquierda, y el Dr. Rhys Grinter.

En el artículo publicado, los investigadores extrajeron la enzima responsable del uso del hidrógeno atmosférico de una bacteria llamada Mycobacterium smegmatis. Demostraron que esta enzima, llamada Huc, convierte el hidrógeno gaseoso en una corriente eléctrica.

«Huc es extraordinariamente eficiente. 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 % del aire que respiramos», detalló el Dr. Grinter.

Batería natural

Los investigadores utilizaron varios métodos de vanguardia para revelar el modelo molecular de la oxidación del hidrógeno atmosférico. Utilizaron microscopía avanzada (crio-EM) para determinar su estructura atómica y vías eléctricas, empujando los límites para producir la estructura enzimática más resuelta reportada por este método hasta la fecha. También utilizaron una técnica llamada electroquímica para demostrar que la enzima purificada crea electricidad en concentraciones mínimas de hidrógeno.

El trabajo de laboratorio realizado por Kropp muestra que es posible almacenar Huc purificado durante períodos prolongados.

Los investigadores utilizaron una nueva técnica llamada microscopía electrónica criogénica (Crio-EM), que ganó a sus desarrolladores un Premio Nobel en 2017, para determinar la estructura atómica de Huc. Imagen: Visualización crio-EM y reconstrucción 3D del oligómero Huc.

«Es asombrosamente estable. Es posible congelar la enzima o calentarla a 80 grados centígrados y conserva su poder para generar energía», dijo la estudiante de doctorado. «Esto refleja que esta enzima ayuda a las bacterias a sobrevivir en los ambientes más extremos».

Huc es una «batería natural» que produce una corriente eléctrica sostenida a partir de aire o hidrógeno agregado. Si bien esta investigación se encuentra en una etapa inicial, el descubrimiento tiene un potencial considerable para desarrollar pequeños dispositivos impulsados por aire, por ejemplo, como una alternativa a los dispositivos alimentados por energía solar.

Crédito: MailOnline.

Las bacterias que producen enzimas como Huc son comunes y se pueden cultivar en grandes cantidades, lo que significa que tenemos acceso a una fuente sostenible de la enzima.

«Una vez que produzcamos Huc en cantidades suficientes, el cielo es literalmente el límite para usarlo para producir energía limpia», concluyó el Dr. Grinter.

Fuente: Monash. Edición: MP.