تولید برق از هوا با استفاده از یک باکتری کوچک!

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، بدون آنکه ما متوجه شویم بسیاری از کوچکترین موجودات جهان ابزارهای باورنکردنی برای بقا دارند. برای مثال، برخی از باکتری‌های خاک می‌توانند هیدروژن هوا ببلعند و در صورت گرسنگی بجای خوردن هر غذای دیگری از آن به عنوان سوخت استفاده کنند.

دقیقاً همین ترفند میکروبیولوژیکی است که محققان دانشگاه موناش استرالیا را در مسیری طولانی برای یافتن و جداسازی آنزیمی از "مایکوباکتریوم اسمگماتیس" که هیدروژن مصرف‌شده را پردازش می‌کند و از آن الکتریسیته تولید می‌کند، قرار داده است. در حال حاضر، این فرایند پتانسیل استفاده برای تامین انرژی چیزهایی مانند دستگاه های کوچک و ایمپلنت ها را دارد.

 کریس گرینینگ، استاد میکروبیولوژی دانشگاه موناش ویکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: مدتی است که می‌دانیم باکتری‌ها می‌توانند از هیدروژن موجود در هوا به عنوان منبع انرژی برای کمک به رشد و بقای خود از جمله در خاک‌های قطب جنوب، دهانه‌های آتشفشانی و اعماق اقیانوس استفاده کنند.اما ما تا به حال نمی دانستیم آنها چگونه این کار را انجام دادند.

 در حالی که هیدروژن تنها 0.00005 درصد اتمسفر را تشکیل می دهد، این آنزیم کاتالیزور هیدروژن جدا شده، که Huc نام دارد، قادر است آن را به راحتی مصرف کند.باکتری ها سالانه 70 میلیون تن (77 میلیون تن) هیدروژن را از هوا خارج می کنند، ساختار مولکولی آنزیم Huc مولکول های هیدروژن را برای تشکیل یک زنجیره انتقال الکترون شکافته و اساساً یک مدار الکتریکی در سلول تولید می کند.

ریس گرینتر، نویسنده اصلی موسسه اکتشاف زیست پزشکی دانشگاه، می گوید: آنزیم Huc فوق العاده کارآمد است. برخلاف تمام آنزیم‌ها و کاتالیزورهای شیمیایی شناخته‌شده، هیدروژن کمتری از سطح جوی مصرف می‌کند (به اندازه 0.00005٪ از هوایی که ما تنفس می‌کنیم.)

پنج سال طول کشید تا محققان موفق شوند Huc را استخراج کنند، اما وقتی این کار را انجام دادند، از بسیاری از ویژگی‌های این نیروگاه کوچک شگفت‌زده شدند. علاوه بر عدم حساسیت آن به اکسیژن (که بسیاری از کاتالیزورهای هیدروژنی را مسموم می کند)، ذخیره سازی بسیار متنوع و طولانی را ارائه می دهد، و مانند باتری است که هیچ وقت آبش تمام نمی شود (حتی در زمانی که مقدار کمی هیدروژن در هوا وجود داشته باشد.)

 اشلی کروپ، یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: آنزیم Huc به طرز شگفت آوری پایدار است. می‌توان این آنزیم را منجمد کرد یا آن را تا دمای 80 درجه سانتی‌گراد [176 درجه فارنهایت] گرم کرد درحالی که قدرت خود را برای تولید انرژی حفظ می‌کند. این نشان می‌دهد که آنزیم Huc به باکتری‌ها کمک می‌کند در سخت ترین محیط‌ها زنده بمانند.

 با این حال، کمی زود است که موفقیت تجاری قریب الوقوع Huc را جشن بگیریم. دانشمندان تاکنون تنها مقدار کمی الکتریسیته را از منبع کم آنزیم تولید کرده اند.

 اما این یک یافته باورنکردنی برای محققان است که صرفاً برای درک بهتر نحوه عملکرد باکتری ها در محیط تلاش کرده اند. گرینتر معتقد است که با گذشت زمان، سرمایه گذاری و افزایش انبوه چگالی آنزیم، انرژی مورد نیاز برای دستگاه های کوچک مانند ساعت، چراغ های LED یا رایانه های ساده، را میتوان از این طریق تامین کرد.

 وی افزود: زمانی که ما آنزیم Huc را به مقدار کافی تولید کنیم، آسمان به معنای واقعی کلمه محدودیت استفاده از آن برای تولید انرژی پاک را دارد.

 این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.