Çığır açan teknoloji: Çok az miktarı bile yetiyor! Elektrik üretebilen enzim buldular

Bilim insanları, küçük cihazlar için yenilenebilir bir güç kaynağına dönüştürülebileceğine inanılan, havayı elektriğe dönüştürebilen toprak bakterilerinden bir enzim izole etmeyi başardı. Üstelik elektrik üretimi için çok az miktarda hidrojen bile yeterli oluyor.

Hidrojen, evrende en bol bulunan elementtir ve temiz ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olma potansiyeline sahiptir. Bununla birlikte, hidrojeni üretmek ve depolamak hala çok zor ve hidrojeni elektriğe dönüştürmek, yakıt hücreleri gibi pahalı ve karmaşık cihazlar gerektirir.

Peki ya hidrojenden elektrik üretmenin daha basit ve daha ucuz bir yolu olsaydı? Ya havadan hidrojeni çekip elektrik akımına çevirebilen bir enzim kullanabilseydik?

ABC News'in haberine göre, Avustralya'daki Monash Üniversitesinden bilim insanlarından oluşan bir ekibin keşfettiği de tam olarak buydu. Bir toprak bakterisinden, havada bulunan çok küçük miktarlardaki hidrojenden elektrik üretebilen bir enzimi izole ettiler. Huc adlı enzim, herhangi bir harici hidrojen kaynağı olmadan küçük cihazlara güç sağlayabilen doğal bir pildir.

Araştırmacılar bulgularını Nature dergisinde yayınlayarak Huc'u nasıl tanımladıklarını ve karakterize ettiklerini ve havadan elektrik üretme yeteneğini nasıl gösterdiklerini açıkladılar.

BAKTERİLER ELEKTRİK ÜRETİMİNDE YARDIMCI OLDU

Huc, bakterilerde hidrojen metabolizmasında yer alan ve hidrojenaz adı verilen bir enzim ailesine aittir. Bazı bakteriler, Antarktika toprakları, volkanik kraterler ve derin okyanus gibi zorlu ortamlarda büyümek ve hayatta kalmak için bir enerji kaynağı olarak hidrojeni kullanabilir. Bu bakteriler, havadan hidrojeni yakalayabilen ve onu hücrelerde enerji depolayan molekül olan ATP'yi üretmek için kullanabilen enzimler geliştirmiştir.

Monash ekibi, bu enzimlerin ayrıca doğrudan hidrojenden elektrik üretip üretemeyeceğini öğrenmek istedi. Birkaç bakteri türünü havadan elektrik akımı üretme yetenekleri açısından taradılar ve bunlardan birinin, Mycobacterium smegmatis'in bu konuda özellikle iyi olduğunu buldular.

Daha sonra bu aktiviteden sorumlu olan enzimi izole edip saflaştırdılar ve ona hidrojen-alıcı katalitik alt birim anlamına gelen Huc adını verdiler. Yapısını elektron mikroskobu kullanarak belirlediler ve hidrojen moleküllerini çok sıkı bir şekilde bağlamasına izin veren benzersiz bir şekle sahip olduğunu buldular.

Ayrıca voltametri adı verilen bir teknik kullanarak elektrokimyasal özelliklerini ölçtüler ve Huc'un hidrojeni elektriğe dönüştürmede son derece verimli olduğunu buldular. Bunu, atmosferik seviyelerin altındaki çok düşük hidrojen konsantrasyonlarında bile yapabilir. Aslında Huc, soluduğumuz havanın %0,00005'inin altında hidrojen tüketebilen bilinen tek enzim veya kimyasal katalizördür.

HAVADAN ELEKTRİK ÜRETİMİ

Araştırmacılar, Huc'un havadan elektrik toplayabilen yeni cihazlar geliştirmek için kullanılabileceğini öne sürüyor. Örneğin, Huc, sürekli güç seviyelerine ihtiyaç duyan ancak geleneksel kaynaklara sınırlı erişimi olan biyosensörlere, biyometrik monitörlere veya çevresel sensörlere dahil edilebilir.

Alternatif olarak Huc, güç çıkışını artırmak için harici bir hidrojen kaynağıyla birleştirilebilir. Örneğin Huc, güneş ışığını kullanarak sudan hidrojen üreten güneş enerjisiyle çalışan bir su ayrıştırma cihazıyla birleştirilebilir. Bu şekilde Huc, güneş enerjisini elektriğe dönüştüren bir yakıt hücresi görevi görebilir.

Araştırmacılar şimdi Huc'un üretimini büyütmek ve hava kullanımıyla çalışan cihazlar tasarlamak için çalışıyorlar. Keşiflerinin yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak yeşil hidrojenin yeni uygulamalarının önünü açacağını umuyorlar.