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无限清洁能源:普通细菌的酶竟然能将大气中的氢气转化为电能

来源:网络 2023年03月10日 15:24

据最新一期《自然》杂志刊发的论文,澳大利亚莫纳什大学的科学家们发现,一种叫作“Huc”的酶能够将空气中的氢气转化为电能,这种酶存在土壤中普通的细菌身体里。研究人员表示,如果能够收获足够多的酶,就可以让人类获得“无限清洁能源”。

据报道,无限清洁能源通常被科学家认为是“圣杯”(holy grail),而现在一项新的研究表明答案可能在于一种酶。

澳大利亚墨尔本莫纳什大学的科学家们发现了“Huc”,这是-一种能够将空气中的氢气转化为电能的酶。

显微镜下的烟曲霉菌。

他们从土壤中一种普通的细菌中提取了这种酶,这种细菌被称为“烟曲霉菌”(Mycobacterium smegmatis)。

Huc使该细菌能够将大气中的氢气转化为可用的能量,以便它能够继续在地下深处繁衍。

研究人员表示,如果能够收获足够多的酶,它可以让我们用“空气动力”取代太阳能设备。

据悉,酶是由生物体产生的物质,可以“催化”某些化学反应,包括那些产生能量的反应。

Huc使细菌能够将大气中的氢气转化为电能。

以前的研究表明,某些类型的细菌能够将空气中的氢气转化为能量,以帮助它们在缺乏营养的环境中生存。

研究作者Chris Greening博士表示,这些环境包括南极土壤、火山口和深海。

莫纳什大学的研究人员展示了他们如何能够提取这种酶。

低温电子显微镜显示Huc将氢气转化为电能的过程。

他们使用一种名为“低温电子显微镜”(cryogenic electron microscopy)的新技术来确定Huc的原子结构,该技术在2017年为其开发者赢得了诺贝尔奖。

这项技术涉及将样品冷却到低温——低于-238°F(-150°C)——并以电子轰击它。这些电子穿过并被一台相机捕捉,以产生一个极高分辨率的图像。

Huc将氢气转化为电能,低温电子显微镜帮助科学家了解了这一过程。

Chris Greening博士表示,该酶与氢结合并使其氧化,这是一个失去电子的反应,然后将其传递给维生素Menaquinone,或K2。然后,Menaquinone能够在细菌的膜或其他电极上转移电子,产生像“天然电池”一样的电流。

科学家们最初对Huc如何实现这一目标感到困惑,因为大气中可利用的氧气多得多,而它可以与之结合。

然而,低温电子显微镜图像显示,它使用特殊的气体通道,允许氢气进入并与之结合,但排斥氧气。

Rhys Grinter博士表示,Huc的效率特别高,与所有其他已知的酶和化学催化剂不同,它甚至消耗低于大气水平的氢气,只占我们呼吸的空气的0.00005%。

研究人员还发现,即使在被冷冻或加热到176°F(80°C)的温度后,Huc仍然能够产生电力。

博士生Ashleigh Kropp表示,这反映出这种酶有助于细菌在最极端的环境中生存。

世界各地的土壤、水和污水中都有烟曲霉菌,而且很容易在实验室中生长和操纵。

据悉,世界各地的土壤、水和污水中都有烟曲霉菌,而且很容易在实验室中生长和操纵。

这意味着有一种廉价和可持续的方式来获得Huc,使研究人员有很大的潜力来扩大发电量。

Rhys Grinter博士表示,一旦生产出足够数量的Huc,利用它来生产清洁能源的天空就“完全是极限了”。

文/南都记者 陈林

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