Việc tìm cách sản xuất năng lượng sạch và các nguồn tạo ra điện xanh có xu hướng phức tạp, dài dòng và thường không dễ dàng như việc đơn giản là lấy năng lượng ra khỏi không khí loãng. Tuy nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu ở Úc đã chứng minh điều đó sau khi phát hiện ra một loại enzyme có thể chuyển đổi không khí thành năng lượng theo đúng nghĩa đen.
Tín dụng hình ảnh: Kay Cee Lens and Footages/Shutterstock.com
Nhóm do Greening dẫn đầu và các đồng nghiệp của ông là Tiến sĩ Rhys Griter và Tiến sĩ. sinh viên Ashleigh Kropp tại Monash, gần đây đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Nature, mô tả cách thức enzym, được đặt tên là 'Huc', có thể chuyển đổi khí hydro thành dòng điện.
Mặc dù một số vi khuẩn sống trong đất được biết là chuyển đổi hydro thành năng lượng, nhưng quá trình này hoạt động như thế nào vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn. Đó là cho đến khi nhóm Monash phát hiện ra Huc.
Sử dụng vi khuẩn được tìm thấy trong một số loại đất nhất định, nhóm nghiên cứu đã có thể tạo ra enzym Huc tiêu thụ hydro.
Để lấy vi khuẩn từ các mẫu đất đặc biệt và phát triển enzym tiêu thụ hydro Huc, nhóm nghiên cứu đã áp dụng một loạt các kỹ thuật cải tiến như kính hiển vi tiên tiến chụp ảnh cryo-EM để phơi bày “bản thiết kế phân tử của quá trình oxy hóa hydro trong khí quyển ” .
Sử dụng hình ảnh cryo-EM để quan sát cấu trúc nguyên tử và các đường dẫn điện, nhóm nghiên cứu cũng áp dụng điện hóa màng protein để chỉ ra cách thức enzyme, khi được tinh chế, có thể tạo ra điện từ nồng độ hydro nhỏ.
Mỗi thử nghiệm được tiến hành ở điều kiện môi trường xung quanh (nhiệt độ và áp suất phòng), đảm bảo kết quả phản ánh tiềm năng ứng dụng trong thế giới thực.
Ngoài khả năng tạo ra dòng điện từ không khí xung quanh, thực tế là enzyme mạnh mẽ và ổn định khiến nó trở nên đặc biệt hứa hẹn.
Huc cũng có thể được lưu trữ trong thời gian dài, có nghĩa là nó thực sự có thể được coi là pin của thiên nhiên.
Sau khi chiết xuất enzyme Huc từ Mycobacterium smegmatis, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng enzyme này có khả năng tạo ra dòng điện từ một lượng nhỏ hydro, thậm chí ở nồng độ thấp hơn nồng độ trong khí quyển.
Năng lượng sạch cho một tương lai sạch hơn
Vi khuẩn sản xuất Huc rất phong phú và thậm chí có thể được phát triển với số lượng tương đối lớn, điều này làm cho enzyme bền vững. Theo Tiến sĩ Griter, một trong những mục tiêu chính để đảm bảo năng lượng sạch cho một tương lai sạch hơn là mở rộng quy mô sản xuất Huc.
Nếu việc mở rộng quy mô thành công, nhóm nghiên cứu tin rằng khám phá này có thể mở đường cho việc phát triển các thiết bị tinh vi với chất xúc tác oxy hóa H 2 trong không khí xung quanh, dẫn đến việc phát điện tự cung cấp.
Mặc dù vẫn còn một chặng đường dài trước khi xem xét khả năng hỗ trợ toàn bộ lưới điện thành phố hoặc quốc gia, nhưng hy vọng rằng tác động lâu dài của enzyme tiên tiến này có thể giảm bớt căng thẳng cho lưới điện quốc gia nếu khung lý thuyết có thể được tiếp nhận vào ứng dụng thực tế.
Điều này đặc biệt hứa hẹn và phù hợp ngày nay khi các chính phủ và nhà hoạch định chính sách tìm kiếm các giải pháp năng lượng sạch, thông minh để giải quyết khủng hoảng khí hậu. Khả năng lấy năng lượng từ không khí bằng cách sử dụng Huc có khả năng là một yếu tố thay đổi cuộc chơi khi nói đến việc chống biến đổi khí hậu.
