Прорыв в области экологически чистой энергетики: электричество производится из воздуха

Хотя большинство из нас никогда не увидит их, многие из мельчайших организмов в мире обладают невероятными средствами выживания. Некоторые почвенные бактерии, например, могут поглощать водород из воздуха и использовать его в качестве топлива, если им не хватает какой-либо другой пищи.

Именно эта микробиологическая хитрость заставила исследователей из Университета Монаша в Австралии пройти долгий путь к поиску и выделению из Mycobacterium smegmatis фермента, который перерабатывает потребляемый водород и выводит его в виде электричества. Теперь это может быть использовано для питания таких вещей, как небольшие устройства и имплантаты.

«Мы уже давно 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 глубинах океана», — сказал Крис Грининг, профессор микробиологии. и один из руководителей этого исследования: «Но до сих пор мы не знали, как они это сделали».

В то время как водород составляет всего 0,00005% атмосферы, этот изолированный катализирующий водород фермент, который команда назвала Huc, способен легко его потреблять. И хотя бактерии ежегодно удаляют из воздуха 70 миллионов тонн [77 миллионов тонн] водорода, молекулярная структура Huc показывает, что фермент расщепляет молекулы водорода, образуя цепь переноса электронов, по существу создавая электрическую цепь в клетке.

«Huc необычайно эффективен», — говорит ведущий автор Рис Гринтер из университетского Института открытий в области биомедицины. «В отличие от всех других известных ферментов и химических катализаторов, он даже потребляет водород ниже атмосферного уровня — всего 0,00005% воздуха, которым мы дышим».

Команде потребовалось пять лет, чтобы изолировать Huc, но как только они это сделали, они были поражены многими аспектами этой маленькой электростанции.

Huc предлагает чрезвычайно универсальное и длительное хранение и похоже на аккумулятор, который никогда не разряжается — до тех пор, пока в воздухе циркулирует хотя бы небольшое количество водорода.

«Он удивительно стабилен», — говорит Эшли Кропп, кандидат наук и соавтор исследования. «Фермент можно заморозить или нагреть до 80 °C [176 °F], и он сохранит свою способность генерировать энергию. Это свидетельствует о том, что этот фермент помогает бактериям выживать в самых экстремальных условиях».

Тем не менее, немного преждевременно праздновать неизбежный коммерческий успех Huc. Ученые до сих пор генерировали только небольшое количество заряда из такого же небольшого запаса фермента.

И хотя его практическое использование предполагает, что первым шагом будет его использование в качестве аккумуляторных элементов для небольших устройств, таких как часы, светодиодные глобусы или простые компьютеры, Гринтер считает, что со временем, финансированием и массовым увеличением плотности фермента питание автомобиль — это будущая возможность.

Команда полагает, что благодаря этой разработке технология на основе Huc сможет обеспечить источник экологически чистой энергии по конкурентоспособной цене.

Это открытие также подтверждает важность финансирования исследований и разработок во всех областях науки. Это, конечно, не первая неожиданная находка из другой области исследований.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

 

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК

Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов

hello@technovery.com