Des chercheurs australiens ont découvert une enzyme capable de transformer l’air en énergie.

Des chercheurs australiens ont découvert une enzyme capable de convertir l’air en énergie. L’étude récemment publiée dans la prestigieuse revue nature, montre que l’enzyme utilise de petites quantités d’hydrogène dans l’air pour générer un courant électrique. Cette percée ouvre la voie au développement d’appareils qui peuvent littéralement générer de l’énergie à partir de rien.

La découverte a été faite par une équipe de scientifiques dirigée par le Dr Reese Grinter, Ashley Krupp, Ph.D. étudiant et professeur Chris Greening de l’Institut de découverte biomédicale de l’Université Monash à Melbourne, Australie. L’équipe a produit et étudié une enzyme consommatrice d’hydrogène à partir de bactéries couramment présentes dans le sol.

Des travaux récents de l’équipe ont montré que de nombreuses bactéries utilisent l’hydrogène de l’atmosphère comme source d’énergie dans des environnements pauvres en nutriments. Le professeur Greening a déclaré: « Nous savons depuis un certain temps que les bactéries peuvent utiliser des traces d’hydrogène dans l’air comme source d’énergie pour les aider à se développer et à survivre, y compris dans les sols antarctiques, les cratères volcaniques et les profondeurs de l’océan. » « Mais nous ne savions pas comment ils avaient fait, jusqu’à maintenant. »

Dans ce nature Avec cet article, les chercheurs ont extrait l’enzyme responsable de l’utilisation de l’hydrogène atmosphérique à partir d’une bactérie appelée Frottis de mycobactérie. Ils ont montré que cette enzyme, appelée Huc, convertit l’hydrogène gazeux en courant électrique.

Le Dr Grinter note que « Huc est extraordinairement efficace. Contrairement à tous les autres enzymes et catalyseurs chimiques connus, il consomme même de l’hydrogène en dessous des niveaux atmosphériques – moins de 0,00005% de l’air que nous respirons ».

Les chercheurs ont utilisé plusieurs méthodes de pointe pour révéler le schéma moléculaire de l’oxydation de l’hydrogène atmosphérique. Ils ont utilisé la microscopie cryo-EM avancée (cryo-EM) pour déterminer leur structure atomique et leurs voies électriques, repoussant les limites pour produire la structure enzymatique la plus résolue rapportée par cette méthode à ce jour. Ils ont également utilisé une technique appelée électrochimie pour démontrer que l’enzyme purifiée produit de l’électricité aux concentrations exactes d’hydrogène.

Les travaux de laboratoire de Mme Krupp montrent qu’il est possible de stocker du Huc purifié pendant de longues périodes.

C’est incroyablement stable. L’enzyme peut être congelée ou chauffée à 80 degrés[{ » attribute= » »>Celsius, and it retains its power to generate energy,” Ms. Kropp said. “This reflects that this enzyme helps bacteria to survive in the most extreme environments.”

Huc is a “natural battery” that produces a sustained electrical current from air or added hydrogen. While this research is at an early stage, the discovery of Huc has considerable potential to develop small air-powered devices, for example as an alternative to solar-powered devices.

The bacteria that produce enzymes like Huc are common and can be grown in large quantities, meaning we have access to a sustainable source of the enzyme. Dr. Grinter says that a key objective for future work is to scale up Huc production. “Once we produce Huc in sufficient quantities, the sky is quite literally the limit for using it to produce clean energy.”

Reference: “Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen” by Rhys Grinter, Ashleigh Kropp, Hari Venugopal, Moritz Senger, Jack Badley, Princess R. Cabotaje, Ruyu Jia, Zehui Duan, Ping Huang, Sven T. Stripp, Christopher K. Barlow, Matthew Belousoff, Hannah S. Shafaat, Gregory M. Cook, Ralf B. Schittenhelm, Kylie A. Vincent, Syma Khalid, Gustav Berggren and Chris Greening, 8 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05781-7