Enzima descoberta transforma ar em eletricidade, uma nova maneira limpa de realizar sonhos energéticos

Cientistas australianos descobriram uma enzima que converte o ar em energia usando pequenas quantidades de hidrogênio na atmosfera para criar uma corrente elétrica.

A enzima em questão é chamada Huc (pronuncia-se “Huck”). É produzido por bactérias e ajuda-as no crescimento e na sobrevivência no solo, nos oceanos, nas crateras vulcânicas e até na Antártica.

Os microbiologistas da Monash descobriram agora que ele pode produzir eletricidade a partir do ar.

A importante descoberta é descrita na revista Nature. A equipe de pesquisa foi liderada pelo Dr. Rhys Grinter da Monash, pela estudante de doutorado Ashleigh Kropp e pelo professor Chris Greening, do Biomedicine Discovery Institute.

O laboratório do professor Greening é especializado em como as bactérias obtêm energia. O laboratório do Dr. Grinter concentra-se nas máquinas moleculares que constituem as bactérias e em como elas funcionam.

“Já sabemos há algum tempo que as bactérias podem usar o traço de hidrogênio do ar como fonte de energia”, disse o professor Greening. “Mas não sabíamos como eles fizeram isso até agora.”

Huc funciona como um eliminador de gás hidrogênio e, ao contrário de todas as outras enzimas e catalisadores químicos conhecidos, pode consumir o gás abaixo dos níveis atmosféricos.

Desta forma, é como uma bateria natural, produzindo uma pequena corrente elétrica a partir do ar ou de hidrogênio adicionado. A ciência ficou perplexa sobre como isso funcionava. Essa descoberta abre caminho para a criação de dispositivos que literalmente produzem energia, na forma de eletricidade, a partir do ar.

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“O que realmente queríamos fazer era isolar Huc de uma bactéria capaz de eliminar o hidrogênio atmosférico”, diz o Dr. Grinter. “Isso é algo desafiador de se fazer, porque muitas vezes essas bactérias ambientais são difíceis de cultivar. Então, desenvolvemos uma série de novos métodos para, primeiro, cultivar as bactérias, depois quebrá-las e depois usar a química para tentar isolar esse único componente.”

A bactéria escolhida foi a Mycobacterium smegmatis, descoberta em 1884 na Áustria pelo médico Sigmund Lustgarten, que investigava doenças de pele. Apesar de isolado nesse contexto, M. smegmatis geralmente vive no solo, não causa doenças e é relativamente bem estudado por ser utilizado como modelo de organismo para sua prima tuberculose.

“Além disso”, diz ele, “uma das coisas importantes para estudar bactérias ou purificar os componentes é ser capaz de alterar seus genomas. Adicione genes, retire-os e coloque um pouco de DNA extra que permite purificar os complexos. Essas ferramentas existem para M. smegmatis.”

O membro da equipe Ashleigh Kropp fez grande parte do trabalho de laboratório, incluindo a extração de Huc das células da bactéria.

“Descobrimos que o Huc tem um componente extra que não sabíamos que existia”, diz ele.

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“Usando isso, o Huc forma um grande complexo e, quando o removemos, o Huc não forma mais esse grande complexo. Acontece que este componente e o complexo são realmente importantes para o funcionamento do Huc nas células.”

O trabalho de laboratório mostrou que o Huc purificado pode ser armazenado por longos períodos.

“É muito estável. É possível congelar a enzima ou aquecê-la a 80° Celsius, e ela mantém seu poder de gerar energia”, diz Kropp. “Isso reflete que esta enzima ajuda as bactérias a sobreviver nos ambientes mais extremos.”

“Embora haja muito trabalho a ser feito para que isso aconteça, há uma série de aplicações potenciais”, diz o Dr. Grinter. “A síntese de química fina requer modificações muito específicas em uma molécula, o que pode ser difícil de realizar quimicamente. Huc poderia usar os elétrons de pequenas quantidades de hidrogênio no ar para realizar essas modificações químicas, na síntese química industrial.”

O Huc também poderia ser usado como sensor de hidrogênio. Huc produz corrente elétrica quando o hidrogênio está presente. Quando Huc é colocado num circuito eléctrico, esta corrente pode ser medida para determinar a concentração de hidrogénio.