Energía casi de la nada: hallan una enzima que convierte el aire en electricidad

El equipo, dirigido por Rhys Grinter, Ashleigh Kropp y Chris Greening, investigadores del Instituto de Descubrimiento de Biomedicina de la Universidad de Monash en Melbourne (Australia), ya demostró que muchas bacterias utilizan el hidrógeno de la atmósfera como fuente de energía en entornos pobres en nutrientes; es decir, con tan solo 'respirar', incluso en lugares hostiles para la vida, generan electricidad que les ayuda a sobrevivir.

«Sabemos desde hace algún tiempo que las bacterias pueden usar las trazas de hidrógeno en el aire como fuente de energía para ayudarlas a crecer, incluso en los suelos antárticos, los cráteres volcánicos y las profundidades del océano», explica Greening. «Pero no sabíamos cómo lo hacían. Hasta ahora». Los resultados de su nueva investigación acaban de publicarse en la revista 'Nature'.

El equipo se centró en una enzima de la bacteria Mycobacterium smegmatis. Llamada Huc, convierte el hidrógeno gaseoso en una corriente eléctrica. «Huc es extraordinariamente eficiente -señala Grinter -. A diferencia de todas las demás enzimas y catalizadores químicos conocidos, consume hidrógeno por debajo de los niveles atmosféricos, tan solo el 0,00005 % del aire que respiramos».

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Los investigadores utilizaron varios métodos para revelar el modelo molecular de la oxidación del hidrógeno atmosférico. Utilizaron microscopía avanzada (crio-EM) para determinar su estructura atómica y vías eléctricas, superando los límites establecidos anteriormente para producir la estructura enzimática más resuelta reportada por este método hasta la fecha. También usaron una técnica llamada electroquímica para demostrar que la enzima purificada crea electricidad en concentraciones mínimas de hidrógeno.

En el laboratorio demostraron, además, que es posible almacenar Huc purificado durante períodos prolongados. «Es asombrosamente estable. Es posible congelar la enzima o calentarla a 80 grados centígrados y conserva su poder para generar energía -explica Kropp-. Esto refleja que esta enzima ayuda a las bacterias a sobrevivir en los ambientes más extremos».

Huc es una 'batería natural' que produce una corriente eléctrica sostenida a partir de aire o si se le agrega hidrógeno. Los autores señalan que, si bien esta investigación se encuentra en una etapa inicial, el descubrimiento de esta enzima tiene «un potencial considerable para desarrollar pequeños dispositivos impulsados por aire, por ejemplo, como una alternativa a los dispositivos alimentados por energía solar».

La siguiente pregunta es obvia: ¿de dónde podemos sacar más de este Huc que produce electricidad de la nada? Los autores dicen que no solo de Mycobacterium smegmatis se extrae esta enzima: otras bacterias comunes tienen enzimas parecidas y se pueden cultivar en grandes cantidades, «lo que significa que tenemos acceso a una fuente sostenible de la enzima», señalan.

«Una vez que producimos Huc en cantidades suficientes, el cielo es literalmente el límite para usarlo para producir energía limpia», señala Grinter.