Energia dal ‘nulla’: scoperto un enzima che converte l’aria in elettricità

 

di Angelo Petrone 

Presente in batteri comuni che possono sopravvivere anche in ambienti molto difficili, questa scoperta ha il potenziale per diventare una nuova fonte di energia pulita.

Nonostante di solito associamo i batteri alle malattie, la realtà è che questi microrganismi possono avere dei veri e propri “superpoteri” che vanno ”dall’autovaccinazione” al consumo di plastica, alla sopravvivenza in ambienti ostili come lo spazio. 

Alcuni sono anche specializzati nell’ottenere energia quasi dal nulla: gli esperti sanno da tempo che molti batteri sono in grado di generare elettricità dall’aria in ambienti ostili come i vulcani o i poli attraverso un processo che fino ad oggi risultava sconosciuto. 

Ora, i ricercatori australiani hanno scoperto l’enzima responsabile di questa trasformazione “magica” e hanno spiegato che la loro scoperta è un primo passo verso la creazione di batterie naturali in grado di produrre energia ... 

Il team, guidato da Rhys Grinter, Ashleigh Kropp e Chris Greening, ricercatori del Biomedical Discovery Institute della Monash University di Melbourne, in Australia, ha già dimostrato che molti batteri utilizzano l’idrogeno dall’atmosfera come fonte di energia in ambienti poveri e nutrienti; cioè solo ‘respirando’, anche in luoghi ostili alla vita, generano elettricità che li aiuta a sopravvivere. 

“Sappiamo da tempo che tracce di idrogeno nell’aria possono essere utilizzate dai batteri come fonte di energia per aiutarli a crescere, anche nei suoli antartici, nei crateri vulcanici e nelle profondità dell’oceano“, spiega Greening. “Ma non sapevamo come l’avessero fatto. Finora”.
I risultati della loro nuova ricerca sono appena stati pubblicati (8/3/2023) sulla rivista ‘Nature‘.

Il team si è concentrato su un enzima del batterio Mycobacterium smegmatis.

Chiamato Huc, questo enzima converte l’idrogeno gassoso in una corrente elettrica. “Huc è straordinariamente efficiente“, afferma Grinter. ‘‘A differenza di tutti gli altri enzimi e catalizzatori chimici conosciuti, consuma idrogeno al di sotto dei livelli atmosferici, solo lo 0,00005% dell’aria che respiriamo“.

I ricercatori hanno utilizzato diversi metodi per rivelare il modello molecolare dell’ossidazione dell’idrogeno atmosferico. 

Usando la microscopia avanzata (cryo-EM) per determinarne la struttura atomica e le vie elettriche, superando i limiti precedentemente stabiliti per produrre la struttura enzimatica più precisa riportata da questo metodo fino ad oggi. 

Gli esperti hanno anche usato una tecnica chiamata elettrochimica per dimostrare che l’enzima purificato crea elettricità in minime concentrazioni di idrogeno.
In laboratorio hanno anche dimostrato che è possibile conservare Huc purificato per lunghi periodi. 

“È incredibilmente stabile. Puoi congelare l’enzima o riscaldarlo a 80 gradi Celsius e conserva il suo potere di generare energia“, spiega Kropp.
”Ciò riflette che questo enzima aiuta i batteri a sopravvivere negli ambienti più estremi“.
Huc è una “batteria naturale” che produce una corrente elettrica sostenuta dall’aria o dall’aggiunta di idrogeno. Gli autori osservano che mentre questa ricerca è in una fase iniziale, la scoperta di questo enzima ha “un notevole potenziale per sviluppare piccoli dispositivi alimentati ad aria, ad esempio, come alternativa ai dispositivi ad energia solare“. 

La domanda successiva è ovvia: dove possiamo ottenere più di questo Huc che produce elettricità dal nulla? 

Gli autori hanno spiegato che questo enzima non viene estratto solo dal Mycobacterium smegmatis: altri batteri comuni hanno enzimi simili e possono essere coltivati ​​in grandi quantità, “il che significa che abbiamo accesso a una fonte sostenibile dell’enzima“, aggiungono gli esperti. “Una volta che produciamo Huc in quantità sufficienti, il cielo è letteralmente l'unico limite al suo utilizzo per produrre energia pulita“, ha concluso Grinter.

Lo studio: Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen ( Basi strutturali per l'estrazione di energia batterica dall'idrogeno atmosferico)

Fonti: 
- www.scienzenotizie.it

- time.news