Ученые нашли способ превращать воздух в энергию

Группа австралийских ученых сделали новаторское открытие, которое может произвести революцию в том, как мы производим чистую энергию. Они идентифицировали фермент, который может использовать ничтожные количества водорода в атмосфере для производства электроэнергии, открывая возможность создания устройств, генерирующих энергию из разреженного воздуха.

Исследовательская группа Университета Монаша в Мельбурне, возглавляемая доктором Рисом Гринтером, аспиранткой Эшли Кропп и профессором Крисом Гринингом, выделила и проанализировала фермент, потребляющий водород, из обычной почвенной бактерии под названием Mycobacterium smegmatis. Их работа основана на предыдущих исследованиях, которые показали, что многие бактерии используют водород из атмосферы в качестве источника энергии в бедных питательными веществами средах.

В статье, опубликованной в журнале Nature, команда показала, что фермент Huc, ответственный за использование атмосферного водорода, может превращать газообразный водород в электрический ток с исключительной эффективностью. В отличие от других известных ферментов и химических катализаторов, Huc может потреблять водород ниже атмосферного уровня – всего 0,00005% воздуха, которым мы дышим.

Исследователи использовали передовые методы, чтобы раскрыть молекулярную схему окисления атмосферного водорода. Они использовали усовершенствованную микроскопию, называемую крио-ЭМ, для определения атомной структуры и электрических путей Huc, получив наиболее четкую структуру фермента, описанную этим методом на сегодняшний день. Они также использовали электрохимический метод, чтобы продемонстрировать, что очищенный фермент создает электричество при ничтожных концентрациях водорода.

По словам доктора Гринтера, Huc – это “естественная батарея”, которая вырабатывает постоянный электрический ток из воздуха или добавленного водорода. Он удивительно стабилен, что означает, что его можно заморозить или нагреть до 80 градусов Цельсия, и при этом фермент сохранить свою способность вырабатывать энергию, что отражает то, как фермент помогает бактериям выживать в самых экстремальных условиях.

Хотя исследования все еще находятся на ранних стадиях, открытие Huc имеет значительный потенциал для разработки небольших устройств с воздушным приводом, например, в качестве альтернативы устройствам, работающим на солнечных батареях. Бактерии, вырабатывающие ферменты, подобные Huc, распространены повсеместно и могут быть выращены в больших количествах, что означает, что у любого есть доступ к устойчивому источнику фермента.

Одной из ключевых целей будущей работы является и расширение масштабов производства Huc. Как только фермент будет получен в достаточных количествах, его можно будет использовать для производства чистой энергии в более широких масштабах.