Los científicos que estudian a un primo de la bacteria responsable de la tuberculosis y la lepra han descubierto una enzima que convierte el hidrógeno en electricidad, y creen que podría usarse para crear una nueva fuente de energía limpia literalmente de la nada.

La enzima, que se ha denominado Huc, es utilizada por la bacteria Mycobacterium smegmatis para extraer energía del hidrógeno atmosférico, lo que le permite sobrevivir en entornos extremos y pobres en nutrientes.

Ahora, al extraer y estudiar la enzima, los investigadores dicen que han encontrado una nueva fuente de energía que podría usarse para alimentar una gama de pequeños dispositivos eléctricos portátiles. Publicaron sus hallazgos el 8 de marzo en la revista Nature.(se abre en una pestaña nueva).

«Imaginamos que una fuente de energía que contenga Huc podría alimentar una variedad de pequeños dispositivos portátiles que usan aire, incluidos sensores biométricos, monitores ambientales, relojes digitales y calculadoras o computadoras simples», dijo el autor principal, Rhys Grinter .(se abre en una pestaña nueva), un microbiólogo de la Universidad de Monash en Australia, dijo a WordsSideKick.com por correo electrónico.

«Cuando le proporcionas a Huc hidrógeno más concentrado, produce más corriente eléctrica», dijo. «Lo que significa que podría usarlo en celdas de combustible para alimentar dispositivos más complejos, como relojes inteligentes o teléfonos inteligentes, computadoras portátiles más complejas y posiblemente incluso un automóvil».

M. smegmatis es una bacteria no patógena de crecimiento rápido que se usa a menudo en el laboratorio para estudiar la estructura de la pared celular de su pariente cercano que causa enfermedades, Mycobacterium tuberculosis . Comúnmente encontrado en el suelo de todo el mundo, se sabe desde hace mucho tiempo que M. smegmatis convierte trazas de hidrógeno en el aire en energía; De esta manera, el microbio puede sobrevivir en los ambientes más duros, incluidos los suelos antárticos, los cráteres volcánicos y las profundidades del océano, donde se puede encontrar muy poco combustible, dijeron los investigadores.

Pero hasta ahora, cómo M. smegmatis hizo esto era un misterio omnipresente.

Para investigar la química detrás de la sorprendente capacidad de M. smegmatis , los científicos primero aislaron la enzima Huc responsable del proceso mediante cromatografía, una técnica de laboratorio que permite a los científicos separar los componentes de una mezcla. Luego, investigaron la estructura atómica de la enzima con microscopía crioelectrónica, una técnica que ganó a sus creadores el Premio Nobel de química 2017 . Al emitir electrones sobre una muestra congelada de Huc que se recolectó de M. smegmatis , los investigadores trazaron un mapa de la estructura atómica de la enzima y las vías eléctricas que utiliza para transportar los electrones para que formen una corriente.

El equipo descubrió que en su centro, Huc tiene una estructura, llamada sitio activo, que contiene iones cargados de níquel y hierro. Una vez que las moléculas de hidrógeno (compuestas por dos protones y dos electrones) ingresan al sitio activo, quedan atrapadas entre los iones de níquel y hierro y son despojadas de sus electrones. Luego, la enzima envía estos electrones a lo largo de una corriente que fluye para generar una corriente.

«Los electrones son absorbidos por Huc (específicamente el ion de níquel) y transferidos a la superficie de Huc (por un cable molecular formado por grupos de iones de hierro y azufre)», dijo Grinter. «Si inmovilizamos Huc en un electrodo, los electrones pueden ingresar a un circuito eléctrico desde la superficie de la enzima y generar corriente».

Otros experimentos revelaron que la enzima Huc aislada puede almacenarse durante períodos prolongados; que sobreviva siendo congelado o calentado hasta 176 grados Fahrenheit (80 grados Celsius); y que puede consumir hidrógeno en concentraciones tan minúsculas como el 0,00005% del que se encuentra en el aire que respiramos. Estos atributos, junto con la ubicuidad del microbio y la capacidad de crecer fácilmente, podrían hacer de la enzima un candidato ideal para una fuente de energía en baterías orgánicas, dicen los investigadores.

«Huc puede extraer energía del hidrógeno en el aire, lo cual es efectivamente ilimitado», dijo Grinter. «La cantidad de electricidad que se puede generar a partir de las bajas concentraciones de hidrógeno en el aire será modesta. Esto limitará la aplicación de Huc en este contexto a dispositivos que requieren una cantidad pequeña pero sostenida de energía. Un uso complementario de Huc sería estar en celdas de combustible donde se proporciona una mayor concentración de hidrógeno».

https://www.livescience.com/scientists-discover-enzyme-that-can-turn-air-into-energy-unlocking-potential-new-energy-source