Energia livre: uma enzima que converte o ar em eletricidade - 22/09/2023
Energia livre: uma enzima que converte o ar em eletricidade
Cientistas australianos descobriram uma enzima que converte o ar em energia. A descoberta, publicada na revista Nature, mostra que esta enzima utiliza a baixa quantidade de hidrogénio na atmosfera para criar uma corrente eléctrica. Esta descoberta abre caminho para a criação de dispositivos que literalmente geram energia a partir do ar.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Rhys Grinter, pela estudante de doutorado Ashleigh Kropp e pelo professor Chris Greening do Instituto de Descoberta Biomédica da Monash University em Melbourne, Austrália, produziu e analisou uma enzima consumidora de hidrogênio de uma bactéria comum do solo.
Trabalhos recentes da equipe mostraram que muitas bactérias usam o hidrogênio da atmosfera como fonte de energia em ambientes pobres em nutrientes.
“Já 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, nas crateras vulcânicas e nas profundezas do oceano”, disse o professor Greening. "Mas até agora não sabíamos como eles fazem isso."
Neste artigo publicado na revista Nature, os cientistas extraíram a enzima responsável pela utilização do hidrogénio atmosférico de uma bactéria chamada Mycobacterium smegmatis. Eles mostraram que essa enzima, chamada Huc, transforma o gás hidrogênio em corrente elétrica.
Dr. Grinter observa: “Huc é extremamente eficaz. Ao contrário de todas as outras enzimas e catalisadores químicos conhecidos, consome hidrogénio mesmo 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 (cryoEM) para determinar sua estrutura atômica e vias elétricas, ultrapassando os limites e criando a estrutura mais resolvida da enzima já registrada usando este método. Eles também usaram uma técnica chamada eletroquímica para demonstrar que a enzima purificada gera eletricidade em concentrações mínimas de hidrogênio.
Trabalhos de laboratório feitos pela Sra. Kropp mostram que é possível armazenar Huc purificado por muito tempo. "É incrivelmente estável. A enzima pode ser congelada ou aquecida a 80 graus Celsius e manterá a sua capacidade de gerar energia", disse a Sra. Kroppová. “Isto sugere que esta enzima ajuda as bactérias a sobreviver nos ambientes mais extremos. "
Huc é uma “bateria natural” que produz uma corrente elétrica contínua a partir do ar ou de hidrogênio adicionado. Embora esta investigação esteja numa fase inicial, a descoberta de Huc tem um potencial considerável para o desenvolvimento de pequenos dispositivos movidos a ar, por exemplo, como alternativa aos dispositivos movidos a energia solar.
Bactérias que produzem enzimas como Huc são comuns e podem ser cultivadas em grandes quantidades, o que significa que temos acesso a uma fonte sustentável da enzima. Dr. Grinter diz que um objetivo principal para trabalhos futuros é aumentar a produção de Huc. “Quando produzimos Huc em quantidade suficiente, seu uso para a produção de energia limpa é literalmente ilimitado”.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Rhys Grinter, pela estudante de doutorado Ashleigh Kropp e pelo professor Chris Greening do Instituto de Descoberta Biomédica da Monash University em Melbourne, Austrália, produziu e analisou uma enzima consumidora de hidrogênio de uma bactéria comum do solo.
Trabalhos recentes da equipe mostraram que muitas bactérias usam o hidrogênio da atmosfera como fonte de energia em ambientes pobres em nutrientes.
“Já 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, nas crateras vulcânicas e nas profundezas do oceano”, disse o professor Greening. "Mas até agora não sabíamos como eles fazem isso."
Neste artigo publicado na revista Nature, os cientistas extraíram a enzima responsável pela utilização do hidrogénio atmosférico de uma bactéria chamada Mycobacterium smegmatis. Eles mostraram que essa enzima, chamada Huc, transforma o gás hidrogênio em corrente elétrica.
Dr. Grinter observa: “Huc é extremamente eficaz. Ao contrário de todas as outras enzimas e catalisadores químicos conhecidos, consome hidrogénio mesmo 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 (cryoEM) para determinar sua estrutura atômica e vias elétricas, ultrapassando os limites e criando a estrutura mais resolvida da enzima já registrada usando este método. Eles também usaram uma técnica chamada eletroquímica para demonstrar que a enzima purificada gera eletricidade em concentrações mínimas de hidrogênio.
Trabalhos de laboratório feitos pela Sra. Kropp mostram que é possível armazenar Huc purificado por muito tempo. "É incrivelmente estável. A enzima pode ser congelada ou aquecida a 80 graus Celsius e manterá a sua capacidade de gerar energia", disse a Sra. Kroppová. “Isto sugere que esta enzima ajuda as bactérias a sobreviver nos ambientes mais extremos. "
Huc é uma “bateria natural” que produz uma corrente elétrica contínua a partir do ar ou de hidrogênio adicionado. Embora esta investigação esteja numa fase inicial, a descoberta de Huc tem um potencial considerável para o desenvolvimento de pequenos dispositivos movidos a ar, por exemplo, como alternativa aos dispositivos movidos a energia solar.
Bactérias que produzem enzimas como Huc são comuns e podem ser cultivadas em grandes quantidades, o que significa que temos acesso a uma fonte sustentável da enzima. Dr. Grinter diz que um objetivo principal para trabalhos futuros é aumentar a produção de Huc. “Quando produzimos Huc em quantidade suficiente, seu uso para a produção de energia limpa é literalmente ilimitado”.