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Cientistas descobrem enzima que transforma ar em eletricidade: nova fonte de energia limpa?

Fonte

Universidade Monash

Data

terça-feira, 14 março 2023 12:10

Áreas

Biologia. Biomedicina. Bioquímica. Biotecnologia. Energia. Microbiologia. Sustentabilidade.

Cientistas australianos descobriram uma enzima que converte ar em energia. A descoberta, publicada recentemente na revista científica Nature, revelou que esta enzima usa as baixas quantidades de hidrogênio na atmosfera para criar uma corrente elétrica. A descoberta abre caminho para a criação de dispositivos que literalmente possam produzir energia a partir do ar.

A equipe de pesquisa, liderada pelo Dr. Rhys Grinter, pela doutoranda Ashleigh Kropp e pelo professor Dr. Chris Greening, pesquisadores do Biomedicine Discovery Institute da Universidade Monash, na Austrália, produziu e analisou uma enzima consumidora de hidrogênio de uma bactéria comum do solo.

Trabalhos recentes da equipe de pesquisa mostraram que muitas bactérias usam hidrogênio da atmosfera como fonte de energia em ambientes pobres em nutrientes.

“Sabemos há algum tempo que as bactérias podem usar o traço de hidrogênio no ar como fonte de energia para ajudá-las a crescer e sobreviver, inclusive em solos antárticos, crateras vulcânicas e no oceano profundo”, disse o professor Chris Greening. “Mas não sabíamos como elas faziam isso, até agora.”

No artigo, os pesquisadores extraíram a enzima responsável pelo uso do hidrogênio atmosférico de uma bactéria chamada Mycobacterium smegmatis. Eles mostraram que essa enzima, chamada Huc, transforma o gás hidrogênio em corrente elétrica.

O Dr. Rhys Grinter observou: “[A enzima] Huc é extraordinariamente eficiente. Ao contrário de todas as outras enzimas e catalisadores químicos conhecidos, ele consome até mesmo hidrogênio abaixo dos níveis atmosféricos – apenas 0,00005% do ar que respiramos”.

Os pesquisadores usaram vários métodos de ponta para revelar o modelo molecular da oxidação do hidrogênio atmosférico. Eles usaram microscopia avançada (crio-EM) para determinar sua estrutura atômica e vias elétricas, ultrapassando os limites para produzir a estrutura enzimática mais resolvida relatada por esse método até o momento. Eles também usaram eletroquímica para demonstrar que a enzima purificada cria eletricidade em concentrações mínimas de hidrogênio.

O trabalho de laboratório realizado por Ashleigh Kropp mostrou que é possível armazenar a enzima Huc purificada por longos períodos. “É surpreendentemente estável. É possível congelar a enzima ou aquecê-la a 80^oC, e ela retém seu poder de gerar energia. Isso reflete que essa enzima ajuda as bactérias a sobreviver nos ambientes mais extremos”, destacou Ashleigh Kropp.

A enzima Huc é uma ‘bateria natural’ que produz uma corrente elétrica sustentada a partir do ar ou hidrogênio adicionado. Embora a pesquisa esteja em um estágio inicial, a descoberta da Huc tem um potencial considerável para desenvolver pequenos dispositivos movidos a ar, por exemplo, como uma alternativa aos dispositivos movidos a energia solar.

As bactérias que produzem enzimas como a Huc são comuns e podem ser cultivadas em grandes quantidades, o que significa o acesso a uma fonte sustentável da enzima. O Dr. Grinter disse que um dos principais objetivos para o trabalho futuro é aumentar a produção de Huc. “Uma vez que possamos produzir [a enzima] Huc em quantidades suficientes, o céu é literalmente o limite para usá-la na produção de energia limpa”, concluiu o Dr. Rhys Grinter.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Monash (em inglês).

Fonte: Universidade Monash. Imagem: mapa da estrutura atômica da enzima Huc. Fonte: Dr. Rhys Grinter, Universidade Monash.