Исследование, проведенное ученым из Института биомедицинских открытий Университета Монаша в Мельбурне, показывает, что особый фермент, полученный из бактерии, обычно встречающейся в почве, использует небольшое количество водорода в воздухе для генерации электрического тока. Этот прорыв прокладывает путь к разработке устройств, которые могут буквально генерировать энергию из воздуха.
Способность некоторых бактерии использовать следы водорода в воздухе в качестве источника энергии, чтобы помочь им расти и выживать, в том числе в антарктических почвах, вулканических кратерах и глубинах океана, давно известна. Однако, механизм не был достаточно изучен.
В статье, опубликованной в Nature, исследователи выделили фермент, ответственный за использование атмосферного водорода, из бактерии под названием Mycobacterium smegmatis. Они показали, что этот фермент, названный Huc, превращает газообразный водород в электрический ток. По словам авторов работы, Huc необычайно эффективен. В отличие от всех других известных ферментов и химических катализаторов, он даже потребляет водород ниже атмосферного уровня — всего 0,00005% от пригодного для нашего дыхания уровня.
Исследователи использовали несколько передовых методов, чтобы раскрыть молекулярную схему окисления атмосферного водорода. Они использовали передовую микроскопию (крио-ЭМ) для определения его атомной структуры и электрических путей, раздвигая границы для получения наиболее четкой структуры фермента, о которой сообщалось этим методом на сегодняшний день. Они также использовали метод, называемый электрохимией, чтобы продемонстрировать, что очищенный фермент создает электричество при мельчайших концентрациях водорода.
Huc — это "природная батарея", которая производит постоянный электрический ток из воздуха или добавленного водорода. Хотя это исследование находится на ранней стадии, открытие Huc имеет значительный потенциал для разработки небольших устройств с воздушным питанием, например, в качестве альтернативы устройствам на солнечной энергии.
Бактерии, производящие такие ферменты, как Huc, широко распространены и могут выращиваться в больших количествах, а это означает, что у нас есть доступ к устойчивому источнику фермента. Ученые говорят, что ключевой целью их будущей работы является увеличение производства Huc.
