Phát hiện enzyme mới biến không khí thành điện, cung cấp nguồn năng lượng sạch mới

Phát hiện enzyme mới biến không khí thành điện, cung cấp nguồn năng lượng sạch mới

    Phát hiện enzyme mới biến không khí thành điện, cung cấp nguồn năng lượng sạch mới
    bởi Đại học Monash

    bacteria


    Ảnh: Pixabay/CC0


    Các nhà khoa học Úc đã phát hiện ra một loại enzyme chuyển đổi không khí thành năng lượng. Phát hiện được công bố hôm nay trên tạp chí Nature, tiết lộ rằng enzym này sử dụng lượng hydro thấp trong khí quyển để tạo ra dòng điện. Phát hiện này mở ra con đường tạo ra các thiết bị tạo ra năng lượng từ không khí loãng theo đúng nghĩa đen.

    Nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Rhys Griter, Ph.D. sinh viên Ashleigh Kropp và Giáo sư Chris Greening từ Viện Khám phá Y sinh Đại học Monash ở Melbourne, Australia, đã tạo ra và phân tích một loại enzyme tiêu thụ hydro từ một loại vi khuẩn phổ biến trong đất.

    Nghiên cứu gần đây của nhóm đã chỉ ra rằng nhiều vi khuẩn sử dụng hydro từ khí quyển làm nguồn năng lượng trong môi trường nghèo dinh dưỡng. Giáo sư Greening cho biết: “Chúng tôi đã biết từ lâu rằng vi khuẩn có thể sử dụng lượng hydro nhỏ trong không khí làm nguồn năng lượng giúp chúng phát triển và tồn tại, kể cả trong đất ở Nam Cực, miệng núi lửa và đại dương sâu thẳm”. "Nhưng chúng tôi không biết làm thế nào họ đã làm điều này, cho đến bây giờ."

    Trong bài báo Nature này, các nhà nghiên cứu đã chiết xuất enzyme chịu trách nhiệm sử dụng hydro trong khí quyển từ một loại vi khuẩn có tên là Mycobacterium smegmatis. Họ đã chứng minh rằng enzym này, được gọi là Huc, biến khí hydro thành dòng điện. Tiến sĩ Griter lưu ý, "Huc cực kỳ hiệu quả. Không giống như tất cả các enzym và chất xúc tác hóa học đã biết khác, nó thậm chí còn tiêu thụ hydro dưới mức khí quyển—chỉ bằng 0,00005% không khí chúng ta hít thở."

    Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một số phương pháp tiên tiến để tiết lộ bản thiết kế phân tử của quá trình oxy hóa hydro trong khí quyển. Họ đã sử dụng kính hiển vi tiên tiến (cryo-EM) để xác định cấu trúc nguyên tử và đường dẫn điện của nó, vượt qua các ranh giới để tạo ra cấu trúc enzyme có độ phân giải cao nhất được báo cáo bằng phương pháp này cho đến nay. Họ cũng sử dụng một kỹ thuật gọi là điện hóa học để chứng minh enzyme tinh khiết tạo ra điện ở nồng độ hydro nhỏ.

    Công việc trong phòng thí nghiệm do Kropp thực hiện cho thấy có thể lưu trữ Huc tinh khiết trong thời gian dài. Kropp cho biết: "Nó ổn định một cách đáng kinh ngạc. Có thể đóng băng enzyme hoặc làm nóng nó đến 80 độ C mà nó vẫn giữ được khả năng tạo ra năng lượng". "Điều này phản ánh rằng enzyme này giúp vi khuẩn tồn tại trong những môi trường khắc nghiệt nhất."

    Huc là một loại "pin tự nhiên" tạo ra dòng điện bền vững từ không khí hoặc thêm hydro. Mặc dù nghiên cứu này đang ở giai đoạn đầu, nhưng việc phát hiện ra Huc có tiềm năng đáng kể để phát triển các thiết bị nhỏ chạy bằng không khí, chẳng hạn như một giải pháp thay thế cho các thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời.

    Các vi khuẩn sản xuất enzyme như Huc rất phổ biến và có thể được nuôi với số lượng lớn, nghĩa là chúng ta có thể tiếp cận nguồn enzyme bền vững. Tiến sĩ Griter nói rằng mục tiêu chính cho công việc trong tương lai là mở rộng quy mô sản xuất Huc. "Một khi chúng tôi sản xuất đủ số lượng Huc, bầu trời thực sự là giới hạn cho việc sử dụng nó để sản xuất năng lượng sạch."

    Zalo
    Hotline