تولید برق از هوا؛ کشف جدید دانشمندان

محققان دانشگاه موناش استرالیا آنزیمی جدید پیدا کرده‌اند که می‌تواند از مقادیر اندکی هیدروژن موجود در هوا برای تولید انرژی استفاده کند. این می‌تواند به توسعه دستگاه‌هایی منجر شود که به معنای واقعی کلمه می‌توانند برق را از هوای رقیق تولید کنند.

این کشف اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، زیرا جهان به دنبال راه‌های نوآورانه‌ای برای دور شدن از سوخت‌های فسیلی و روی آوردن به سمت منابع غیر کربنی انرژی است.

در حالی که فناوری‌هایی مانند انرژی خورشیدی و بادی در حال افزایش هستند، آن‌ها با مسائل متناوب محدود می‌شوند - جایی که نمی‌توانند به طور مداوم یا بر اساس تقاضا برق تولید کنند. یک دستگاه تولید انرژی مبتنی بر آنزیم می‌تواند دقیقاً مانند یک ژنراتور برق به دلخواه روشن و خاموش شود.

برای سال‌های متمادی، محققان می‌دانستند که باکتری‌هایی که در مناطق فقیر از مواد مغذی زندگی می‌کنند، به‌عنوان منبع انرژی از جو به هیدروژن نفوذ می‌کنند. این در محیط‌های شدید مانند خاک‌های قطب جنوب، دهانه‌های آتشفشانی و در اعماق اقیانوس‌ها مشاهده شده است. با این حال، مکانیسم دقیق چگونگی نفوذ آن‌ها به هیدروژن شناخته نشده بود.

محققان مؤسسه اکتشاف زیست پزشکی دانشگاه موناش سپس برای بررسی بیشتر به یک باکتری معمول خاک، مایکوباکتریوم اسمگماتیس، روی آوردند و آنزیمی به نام Huc را استخراج کردند که می‌تواند گاز هیدروژن را به جریان الکتریکی تبدیل کند.

آن‌ها سپس از پیشرفته‌ترین تکنیک‌ها برای یافتن اطلاعات بیشتر در مورد ساختار و عملکرد آنزیم استفاده کردند. روش‌هایی مانند میکروسکوپ کریو الکترونی (cryo-EM) برای تعیین ساختار مولکولی آنزیم استفاده شد.

محققان همچنین دریافتند که در شکل خالص شده آن، آنزیم بسیار پایدار است و می‌تواند در دمای شدید نیز زنده بماند. آزمایشگاه‌ها معمولا آنزیم‌ها را در دمای زیر صفر درجه فارنهایت (۲۰- درجه سانتیگراد) منجمد می‌کنند تا ثابت نگه دارند. محققان دریافتند که آنزیم Huc می‌تواند در دماهای بالای ۱۷۶ درجه فارنهایت (۸۰ درجه سانتیگراد) نیز پایدار بماند و زمانی که هیدروژن در دسترس باشد، الکتریسیته تولید کند.

محققان این آنزیم را «باتری طبیعی» نامیده‌اند که می‌تواند جریان الکتریکی پایداری را با استفاده از هیدروژن تولید کند. این به احتمال زیاد منجر به توسعه دستگاه‌های کوچک با نیروی هوا می‌شود که برق تولید می‌کنند.

یافته‌های این مطالعه در مجله Nature منتشر شد.