Биология

Найден новый способ получать энергию прямо из воздуха

Детальное изучение недавно обнаруженного бактериального фермента позволило международной группе ученых разработать новый способ получения энергии напрямую из атмосферного воздуха. Крайне необычный фермент способен окислять микроконцентрации молекулярного водорода, и это можно использовать для создания электрического тока. Таким образом, исследование может стать основой для создания нового экологически чистого источника энергии.

Окисление атмосферного молекулярного водорода, проходящее при участии различных типов почвенных бактерий, считается ключевым биогеохимическим процессом. Они окисляют не менее 75% всего водорода, удаляемого из атмосферы. Этот процесс обеспечивает бактерии дополнительным источником энергии в случае ограниченного содержания питательных веществ в почвенной среде, например в антарктических почвах, вулканических кратерах и глубинах океана.

Однако каким образом бактерии способны окислять водород, содержание которого в атмосфере не превосходит 0,00005 объемного процента, остается слабо изученной темой. К тому же неясно, как бактериям удается устранить воздействие каталитического яда — молекулярного кислорода, который должен сильно снижать эффективность подобного процесса. Особенно учитывая, что концентрация этого «яда» на шесть порядков выше, чем концентрация целевых молекул водорода.

Чтобы восполнить пробелы в знаниях, международная группа ученых, возглавляемая командой из Университета Монаша (Австралия), детально исследовала структурную и механистическую основу окисления водорода бактерией Mycobacterium smegmatis. В частности, они выделили фермент Huc, ответственный за саму реакцию окисления водорода и дальнейшей генерации энергии в клетках бактерий. О результатах работы ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.

Детали строения фермента Huc / © Greening Ch., et al., Nature, 2023

Помимо раскрытия детальной молекулярной структуры белка Huc, авторы исследования создали целые пленки из этого фермента. Затем пленки нанесли на электрод и изучили генерацию электричества в зависимости от количества водорода в окружающем воздухе. Оказалось, Huc способен селективно связывать и окислять водород вплоть до концентраций, предельных для измерения приборами (в 15 раз ниже атмосферных значений). 

Эффективность этого связывания не зависела от концентрации кислорода, а значит, Huc — кислород-нечувствительный фермент. Кроме того, Huc оказался крайне стабильным белком. Очищенный фермент можно хранить в течение длительного периода времени, замораживать и нагревать до 80 градусов Цельсия без потери способности генерации энергии. 

Несмотря на раннюю стадию исследования, авторы уверены, что открытие Huc, детальное описание его структуры и работы имеют значительный потенциал для создания небольших устройств с воздушным питанием — например, в качестве альтернативы устройствам на солнечной энергии. Причем недостатка в ферментах такого типа не будет: производящие их бактерии широко распространены и могут выращиваться в больших количествах.

Комментарии

  • Какова удельная мощность у этого вундергенератора, получающего энергию из воздуха?

    • А кому она нужна? Главное, чтоб поэкологичнее.

      • Главное, чтоб поэкологичнее

        Эколожество эколожеством, но электрогенератор должен вырабатывать электроток.

        • Это ты скажи ребятам, строящим уловители СО2 из атмосферы. Хотя, в данной теме хотя бы какая-то идея прослеживается, а не тупой распил бюджета или банальная идиотия.

          • При чём тут эти твои "ребята, строящие уловители СО2 из атмосферы"(ц)? Речь шла о выработке электротока.

            тупой распил бюджета или банальная идиотия

            Тут скорее небанальная идиотия.

          • Идиотия банальная, как и небанальная - это когда торговец умудряется разругаться с основными покупателями своего товара, не имея достаточного количества альтернативных покупателей или другого товара.

            Уловители СО2 - это вообще не для вас, вы можете продолжать тупо ржать над теми, кто хоть что-то делает для ваших правнуков, праправнуков и так далее.

          • вы можете продолжать тупо ржать над теми, кто хоть что-то делает для ваших правнуков, праправнуков и так далее

            Растительность? Не, по телеку не рассказывали.

          • "Растительность? Не, по телеку не рассказывали"
            Не тот телек. А в наш не втискивается между Соловьевым и Скабеевой.
            Простая мысль: а что, если растительность уже не справляется? Нет, конечно лет через 10000 нарастет, сожрет избыток СО2 и опять похолодает, но что делать в ближайшие лет 100?
            Ну конечно, они там на западе "тупые", как говорил Задорнов...да? И жить легко, и беспокоиться не о чем.

          • Для совсем тупых: растительность УЖЕ увеличилась на 30% за 40 лет. Поэтому ни о каких 10.000 лет речь конечно же не идет. А теперь расскажи, чем так ужасТно глобальное потепление, особенно для России?
            Особенно учитывая, что расцвет жизни на земле пришелся на времена, когда средняя Т была на 10-15 выше, а влажные субтропики простирались до полярного круга...)

          • А в наш не втискивается между Соловьевым и Скабеевой

            Вот оттого и не рассказали.

            они там на западе "тупые", как говорил Задорнов

            Да мало ли, что там вопил этот мандалай.

          • Он то мандалай, но мнение формировал. Да ладно, поживем - увидим, кто был прав, еще успеем.
            Но во всей полноте последствия прочувствуют потомки, не мы.

          • но мнение формировал

            Только у вполне себе узкого круга ограниченных людей, вроде коняшовых и прочих колупаевых.

          • Дискутировать с хамоватыми идиотами типа Коняшова не считаю нужным, но для остальных пару замечаний сделать стоит:
            1) если с растительностью все хорошо, то почему концентрация СО2 в атмосфере устойчиво растет много лет?
            https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/
            2) Березин и К все уши прожужжали, как нам будет хорошо от потепления, приводя в пример более теплые эпохи в истории Земли. Вопрос: а про высокое качество жизни в те эпохи динозавры им лично рассказали? Если нет, то как тогда обстояли дела с пожарами, наводнениями, ураганами и прочими прелестями жаркого климата? Какие виды животных вымерли, не сумев приспособится к потеплению и его последствиям? Сумеем ли приспособиться мы, или часть людей тоже вымрет?

          • Дело в том, что их КПД настолько ничтожно мал, что его хватит разве что для правнуков тех людей, кто на этом делает деньги. Вот уж бесспорно хорошая инвестиция в будущее.

          • "их КПД настолько ничтожно мал"
            КПД первых автомобилей тоже был мал. Да и сейчас невысок, но сколько их?

  •  0,00005 об. %? Нет, пожалуй, не буду покупать телефон с зарядкой от атмосферного водорода - мощи маловато. Дождусь модели, подпитывающейся прямо от гравитационных волн.

    • И батарея чтоб из тёмной материи была - недра тоже беречь нужно©

  • Не уверен, что это надолго

    График смотрели? С 1960 года (видимо, начало измерений), прямая с легким загибом кверху, рост грубо на 30%. Это уже долго?
    "случайно сказать правду."Правда для кого? Тут в средних широтах нескоро поплохеет, но напрут ребята с юга, и не все из них с мирными намерениями. Собственно, в Европе уже началось очередное переселение народов из "жаркой черной Африки". Да и у нас все больше "партнеров" из Средней Азии.
    "одни виды вымирают, так другие появляются."А как же биоразнообразие? Хотя бы полезные в экономике виды (пчелы, птицы)? Да и самим попасть в вымершие не хочется.
    "Человечество уже переживало изменения климата"Тут согласен, но не все человечество одинаково оснащено этими технологиями. Фильм по ссылке посмотрите, эпизод о том, как уже сейчас приятно жить на Мадагаскаре. Так что переживут не все, а самое печальное еще впереди.

  • Правда для кого?

    Вы из тех, у кого своя, особая правда?

    в Европе уже началось очередное переселение народов из "жаркой черной Африки

    Что только не расскажут по телевизору.

    "одни виды вымирают, так другие появляются."А как же биоразнообразие?

    Внимательно прочтите фразу, которую вы прокомментировали, и ваш вопрос про биоразнообразие отпадёт сам собой.

    не все человечество одинаково оснащено этими технологиями

    В прошлые времена человечество обошлось вовсе без этих технологий.