Descoberta enzima capaz de converter o ar em energia limpa

Pesquisa abre caminho para a criação de dispositivos que literalmente produzem eletricidade a partir do ar que respiramos

Uma enzima chamada Huc é capaz de converter o ar em energia usando pequenas quantidades de hidrogênio na atmosfera para criar uma corrente elétrica. Pesquisadores liderados pelo Dr. Rhys Grinter, da Universidade de Monash, pela estudante de doutorado Ashleigh Kropp e pelo professor Chris Greening, do Biomedicine Discovery Institute, divulgaram esta importante descoberta em um artigo da revista Nature.

A enzima é produzida por bactérias e ajuda-as no crescimento e na sobrevivência no solo, nos oceanos, nas crateras vulcânicas e até na Antártica. Os microbiologistas da Universidade de Monash descobriram agora que ela pode produzir eletricidade a partir do ar. A pesquisa envolveu também o laboratório do professor Greening, especializado em estudar como as bactérias obtêm energia, e do do Dr. Grinter, com foco nos processos envolvendo bactérias.

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

A enzima 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. Os cientistas ficaram perplexos com este processo, já que a descoberta abre caminho para a criação de dispositivos que literalmente produzem energia, na forma de eletricidade, a partir do ar.

“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 durante uma investigação sobre doenças de pele. Apesar de isolada nesse contexto, a M. smegmatis geralmente vive no solo, não causa doenças e é relativamente bem conhecida pela ciência, já que pode ser usada como modelo de organismo para sua prima tuberculose.

Durante a extração da Huc das células da bactéria os cientistas descobrimos que a enzima tem um componente extra, até então, desconhecido. O trabalho de laboratório mostrou que a Huc purificada pode ser armazenada por longos períodos. “É uma enzima muito estável. É possível congelar a enzima ou aquecê-la a 80° Celsius, e ela mantém seu poder de gerar energia”, diz Kropp. “Isso demonstra que a Huc ajuda as bactérias a sobreviver nos ambientes mais extremos.”

Aplicações potenciais

“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. A Huc poderia usar os elétrons de pequenas quantidades de hidrogênio no ar para realizar essas modificações químicas, na síntese química industrial.”

Além disso, a enzima pode ser usada como sensor de hidrogênio, já que produz corrente elétrica quando o hidrogênio está presente. Assim, em um circuito eléctrico, esta corrente pode ser medida para determinar a concentração de hidrogénio. E, como a Huc pode oxidar o hidrogênio em concentrações extremamente baixas, um sensor que o incorporasse seria muito sensível.

A aplicação mais interessante, no entanto, é alimentar pequenos dispositivos eletrônicos usando ar ou baixas concentrações de hidrogênio. Isso significaria que esses dispositivos seriam alimentados por uma fonte de energia super limpa e sustentável. Mas, como a quantidade de hidrogénio presente no ar é tão pequena, apenas uma pequena quantidade de eletricidade poderia ser extraída dele.

“Assim que produzirmos a Huc em quantidades suficientes, o céu será literalmente o limite para usá-lo para produzir energia limpa”, diz o Dr. Grinter. “Além das potenciais aplicações da pesquisa, este trabalho é muito importante, porque pode nos ajudar a entender como funciona o nosso planeta”.

Solos e clima

“Entre 60% e 80% das bactérias nos solos, especialmente solos desprovidos de nutrientes, possuem enzimas como a Huc e absorvem constantemente hidrogênio. Os solos absorvem 70 milhões de toneladas de hidrogênio todos os anos, e isso molda a composição da nossa atmosfera, o que torna esse processo importante para a modulação do clima. Compreender a bioquímica deste processo pode permitir-nos aproveitá-lo para estabilizar o nosso clima no futuro”, finaliza o Dr. Grinter.