En mikroskopisk jordbakterie som er så hardfør at den kan overleve i alt fra vulkankrater til dyphavet, kan bli en ny energikilde i mindre skala.
Det er i hvert fall konklusjonen fra en gruppe australske forskere som har undersøkt et bestemt enzym i bakterien som har evnen til å generere strøm ut fra ren luft. Studien er utgitt i Nature.
Enzymet, som forskerne har døpt huc, blir brukt av bakterien Mycobacterium smegmatis til å trekke ut energi av atmosfærisk hydrogen slik at jordbakterien nettopp kan overleve i ekstreme og næringsfattige områder – som for eksempel under den kilometertykke isen i Antarktis.
Nå har forskere utnyttet den naturlige prosessen inne i den hurtigvoksende jordbakterien og potensielt funnet en kilde til å generere strøm til mindre elektriske apparater, for eksempel digitale klokker, kalkulatorer eller enkle datamaskiner.
Forskerne fra Australia har lenge visst at mange bakterier bruker hydrogen fra atmosfæren til å vokse og overleve i de energifattige miljøene. Men de har ikke visst hvordan – så langt.
I studien, som er utgitt i Nature, så forskerne nettopp på bakterien Mycobacterium smegmatis, som ofte brukes i laboratoriet til å undersøke cellestrukturen i den sykdomsframkallende slektningen Mycobacterium tuberculosis.
Forskerne isolerte først huc-enzymet inne i bakterien ved hjelp av en spesiell laboratorieteknikk som kalles kromatografi. Deretter undersøkte de enzymets atomstruktur ved hjelp av en nobelprisvinnende teknikk som kalles kryoelektronmikroskopi, der enzymet fryses ned før det blir undersøkt, .
Kan oppbevares og fryses ned
Forskergruppen oppdaget at huc-enzymet har en struktur i midten med ladde ioner av nikkel og jern. Når hydrogenmolekylene, som består av to protoner og to elektroner, kommer inn i enzymet, blir molekylene fanget mellom nikkel- og jernionene og frarøvet elektronene sine. Enzymet sender så elektronene videre. Og det er nettopp den prosessen som genererer strøm.
«Elektronene absorberes av huc og overføres til overflaten av enzymet», forklarer forskningsleder og mikrobiolog Rhys Grinter ved Monash University i Australia til nettstedet Live Science. «Hvis vi immobiliserer huc på en elektrode, kan elektronene komme inn i en elektrisk krets fra enzymets overflate og generere strøm», heter det.
Ytterligere eksperimenter avslørte at enzymet både tåler å bli varmet opp til 80 grader og frosset ned. Dessuten kan det nyttiggjøre seg hydrogen i utrolig lave konsentrasjoner.
Selv om forsøkene på og forståelsen av huc-enzymet fortsatt er på et tidlig stadium, mener forskerne selv at det har stort potensial for å generere strøm til mindre elektriske apparater og kanskje til og med kan bli et alternativ til soldrevne enheter.