Enzima recién descubierta que convierte el aire en electricidad, podría proporcionar una nueva fuente de energía limpia
Publicado originalmente por la Universidad de Monash, el 8 de marzo de 2023
Crédito: Pixabay/CC0 Public Domain.
Científicos australianos han descubierto una enzima que literalmente ‘convierte el aire en energía’. El hallazgo, publicado en la revista Nature el pasado 8 de marzo, revela que esta enzima utiliza el escaso hidrógeno presente en la atmósfera para crear una corriente eléctrica. Este hallazgo abre el camino para crear dispositivos que literalmente produzcan energía a partir del aire.
El equipo de investigación, dirigido por el Dr. en Ciencias Rhys Grinter, el estudiante Ashleigh Kropp, y el profesor Chris Greening del Instituto de Investigación de Biomedicina de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia, produjo y analizó una enzima que consume hidrógeno a partir de una bacteria comúnmente encontrada en el suelo.
Este reciente trabajo del equipo ha demostrado que muchas bacterias toman hidrógeno de la atmósfera como fuente de energía en ambientes pobres en nutrientes. "Hemos sabido durante algún tiempo que las bacterias pueden utilizar trazas de hidrógeno presente en el aire como fuente de energía para ayudarlas a crecer y sobrevivir, incluso en suelos antárticos, cráteres volcánicos y en las profundidades del océano", dijo el profesor Greening. "Pero no sabíamos cómo lo hacían, hasta ahora".
En este artículo de Nature, los investigadores explicaban que habían extraído la enzima responsable del uso de hidrógeno atmosférico de una bacteria llamada Mycobacterium smegmatis. Demostraron que esta enzima, llamada Huc, convierte el gas hidrógeno en una corriente eléctrica. El Dr. Grinter apuntaba que: "Huc es extraordinariamente eficiente. A diferencia de todas las demás enzimas y catalizadores químicos conocidos, incluso consume hidrógeno por debajo de los niveles atmosféricos, en cantidades tan pequeñas como el 0,00005% del aire que respiramos".
Los investigadores utilizaron varios métodos de vanguardia para revelar el modelo molecular de la oxidación atmosférica del hidrógeno. Utilizaron microscopía avanzada (crio-EM) para determinar su estructura atómica y vías eléctricas, forzando los límites para producir por este método la estructura enzimática más satisfactoria sobre la que se haya informado hasta la fecha. También utilizaron una técnica llamada electroquímica para demostrar que la enzima purificada crea electricidad a partir de concentraciones diminutas de hidrógeno.
El trabajo de laboratorio realizado por Kropp muestra que es posible almacenar Huc purificado durante largos períodos. "Es asombrosamente estable. Es posible congelar la enzima o calentarla a 80 grados centígrados, y conserva su poder para generar energía", dijo Kropp. "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 del aire o hidrógeno añadido. Si bien esta investigación se encuentra en una etapa temprana, el descubrimiento de Huc tiene un potencial considerable para desarrollar pequeños dispositivos alimentados por aire, por ejemplo, como alternativa a los dispositivos alimentados por energía solar.
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. El Dr. Grinter dice que un objetivo clave para el trabajo futuro es ampliar la producción de Huc. "Una vez que produzcamos Huc en cantidades suficientes, el cielo será literalmente el límite para usarla en la producción de energía limpia".
Más información: Chris Greening, Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05781-7. www.nature.com/articles/s41586-023-05781-7
Información de la revista: Nature
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