Australische Wissenschaftler haben ein Enzym entdeckt, das Luft in Energie umwandelt. Die im Journal „Nature“ veröffentlichte Entdeckung zeigt, dass dieses Enzym die geringen Mengen an Wasserstoff in der Atmosphäre nutzt, um elektrischen Strom zu erzeugen. Diese Erkenntnis ebnet den Weg für die Entwicklung von Geräten, die Energie aus dünner Luft erzeugen.
Das Forschungsteam von der Monash University in Melbourne, Australien, produzierte und analysierte ein wasserstoffverbrauchendes Enzym aus einem gewöhnlichen Bodenbakterium. Man weiß seit einiger Zeit, dass Bakterien den Spurenwasserstoff in der Luft als Energiequelle nutzen können, um ihnen beim Wachstum und Überleben zu helfen, auch in antarktischen Böden, Vulkankratern und der Tiefsee. Aber neu ist die Einsicht, wie sie das machen. Die Forscher extrahierten das Enzym, das für die Nutzung von atmosphärischem Wasserstoff verantwortlich ist, aus einem Bakterium namens Mycobacterium smegmatis. Sie zeigten, dass dieses Enzym namens Huc Wasserstoffgas in elektrischen Strom umwandelt. Huc soll außerordentlich effizient sein. Im Gegensatz zu allen anderen bekannten Enzymen und chemischen Katalysatoren verbraucht es sogar Wasserstoff unterhalb des atmosphärischen Niveaus – nur 0,00005 % der Luft, die wir atmen.
Die Forscher nutzten mehrere hochmoderne Methoden, um den molekularen Bauplan der atmosphärischen Wasserstoffoxidation aufzudecken. Mit Mikroskopie konnten die atomare Struktur und die elektrischen Pfade bestimmt werden, um die bisher am besten aufgelöste Enzymstruktur zu erzeugen, die mit dieser Methode bisher beschrieben wurde. Sie verwendeten auch eine Technik namens Elektrochemie, um zu zeigen, dass das gereinigte Enzym bei winzigen Wasserstoffkonzentrationen Elektrizität erzeugt. Gereinigtes Huc kann über längere Zeiträume aufbewahrt werden. Es ist möglich, das Enzym einzufrieren oder auf 80 Grad Celsius zu erhitzen, und es behält seine Fähigkeit, Energie zu erzeugen. Das zeigt, dass das Enzym Bakterien hilft, in extremen Umgebungen zu überleben. Huc ist damit eine „natürliche Batterie“, die aus Luft oder zugesetztem Wasserstoff einen anhaltenden elektrischen Strom erzeugt. Obwohl sich diese Forschung noch in einem frühen Stadium befindet, bietet die Entdeckung von Huc erhebliches Potenzial für die Entwicklung kleiner luftbetriebener Geräte, beispielsweise als Alternative zu solarbetriebenen Geräten.
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