Científicos australianos han descubierto una enzima que convierte el aire en energía. El hallazgo, publicado en la revista Nature, revela que esta enzima utiliza las bajas cantidades de hidrógeno en la atmósfera para crear una corriente eléctrica. Este hallazgo abre el camino para crear dispositivos que literalmente generen energía de la nada.
El equipo de investigación, dirigido por Rhys Grinter, Ashleigh Kropp y 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.
El trabajo reciente del equipo ha demostrado que muchas bacterias utilizan el hidrógeno de la atmósfera como fuente de energía en entornos pobres en nutrientes. "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", indica el profesor Greening. "Pero no sabíamos cómo hicieron esto, hasta ahora".
En este artículo de Nature, los investigadores extrajeron la enzima responsable de utilizar el hidrógeno atmosférico de una bacteria llamada Mycobacterium smegmatis y 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", señala Grinter.
Los científicos utilizaron varios métodos de vanguardia para revelar el modelo molecular de la oxidación del hidrógeno atmosférico. Emplearon 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 recurrieron a 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. "Es asombrosamente estable. Es posible congelar la enzima o calentarla a 80 grados centígrados y conserva su poder para generar energía 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 de Huc tiene un potencial considerable para desarrollar pequeños dispositivos impulsados por aire, por ejemplo, como una 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. Para Grinter el objetivo clave ahora es aumentar la producción de Huc. "Una vez que lo produzcamos en cantidades suficientes, el cielo es literalmente el límite para producir energía limpia".
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