En liten, mikroskopisk jordbakterie, som är så hårdhudad att den kan överleva i allt från vulkankratrar till djuphavet, har potential att bli en ny energikälla i mindre skala.
Det är åtminstone slutsatsen en grupp australiska forskare har gjort, efter att ha undersökt ett speciellt enzym i bakterien som har förmågan att skapa elektricitet ur tomma luften. Studien har publicerats i Nature.
Enzymet, som forskarna själva har gett namnet Huc, används av bakterien Mycobacterium smegmatis till att dra ut energi ur atmosfäriskt väte, så att jordbakterien kan överleva i extrema och näringsfattiga områden – som exempelvis under den kilometertjocka isen på Antarktis.
Nu har forskare använt den naturliga processen inuti den snabbt växande jordbakterien och potentiellt hittat en källa som kan skapa elektricitet till mindre elektriska apparater, som exempelvis digitala klockor, fickräknare eller enkla datorer.
Forskarna från Australien har länge vetat att många bakterier använder väte från atmosfären till att växa och överleva i energifattiga miljöer. Men man har inte vetat hur – förrän nu.
I studien som har publicerats i Nature riktade forskarna in sig på just bakterien Mycobacterium smegmatis, som ofta används i laboratoriet för att undersöka cellstrukturen i den sjukdomsframkallande släktingen Mycobacterium tuberculosis.
Forskarna isolerade först Huc-enzymet inuti bakterien med hjälp av en viss laboratorieteknik kallad kromatografi. Därefter undersökte de enzymets atomstruktur med hjälp av en nobelprisvinnande teknik, i vilken enzymet fryses ned för att undersökas, kallad kryoelektronmikroskopi.
Kan frysas ned och förvaras
Forskargruppen upptäckte att Huc-enzymet har en struktur i sin mitt med laddade joner av nickel och järn. När vätemolekylerna, som består av två protoner och elektroner, kommer in i enzymet, fångas molekylerna mellan nickel- och järnjonerna och fråntas sina elektroner. Därefter skickar enzymet elektronerna vidare. Och det är just den processen som genererar el.
"Elektronerna absorberas av Huc och överförs till ytan av enzymet", förklarar forskningsledaren Rhys Grinter, mikrobiolog vid Monashuniversitetet i Australien till mediet Live Science. "Om vi immobiliserar Huc på en elektrod, kan elektronerna komma in i en elektrisk krets från enzymets yta och generera el", berättar han.
Ytterligare experiment avslöjade att enzymet både tål att värmas upp till 80 grader och att frysas ned. Samtidigt kan de förbruka väte i ultrasmå koncentrationer.
Även om försöken och förståelsen av Huc-enzymet fortfarande befinner sig på ett tidigt stadium, anser forskarna själva att den lilla filuren har stor potential när det gäller att generera el till mindre elektriska apparater och kanske till och med bli ett alternativ till soldrivna enheter.