Cientistas descobrem enzima que transforma ar em eletricidade

Os cientistas mostraram que a enzima chamada Huc converte o gás hidrogênio em eletricidade.

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

Pesquisadores australianos descobriram uma enzima que pode converter o ar em energia. O estudo, que foi recentemente publicado na renomada revista científica Natureza, mostra que a enzima usa pequenas quantidades de hidrogênio no ar para gerar eletricidade. 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. Rhys Grinter, Ashleigh Kropp, Ph.D. Aluno e professor Chris Greening do Monash University Biomedicine Discovery Institute em Melbourne, Austrália. A equipe produziu e estudou uma enzima consumidora de hidrogênio derivada de uma bactéria comumente encontrada no solo.

Trabalhos recentes da equipe mostraram que muitas bactérias em ambientes pobres em nutrientes usam o hidrogênio da atmosfera como fonte de energia. “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 no solo antártico, crateras vulcânicas e no fundo do mar”, disse o professor Greening. “Mas não sabíamos como eles faziam isso até agora.”

Nisso Natureza Paper, os pesquisadores extraíram a enzima responsável pelo uso do hidrogênio atmosférico de uma bactéria chamada Mycobacterium smegmatis. Eles mostraram que essa enzima, chamada Huc, converte o gás hidrogênio em eletricidade.

dr Grinter observa: “Huc é excepcionalmente eficiente. Ao contrário de todas as outras enzimas e catalisadores químicos conhecidos, ele ainda usa hidrogênio abaixo dos níveis atmosféricos – apenas 0,00005% do ar que respiramos”.

Os pesquisadores usaram vários métodos de ponta para descobrir o modelo molecular da oxidação do hidrogênio atmosférico. Eles usaram microscopia avançada (crio-EM) para determinar sua estrutura atômica e vias elétricas e ampliaram os limites para gerar a estrutura enzimática melhor resolvida usando esse método até o momento. Eles também usaram uma técnica chamada eletroquímica para demonstrar que a enzima purificada produz eletricidade em pequenas concentrações de hidrogênio.

O trabalho de laboratório da Sra. Kropp mostra que é possível armazenar Huc limpo por longos períodos de tempo.

“Ele está incrivelmente estável. É possível congelar a enzima ou aquecê-la 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