Các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash ở Úc đã tìm thấy một loại enzyme mới sử dụng một lượng nhỏ hydro có sẵn trong không khí để tạo ra năng lượng. Điều này có thể dẫn đến sự phát triển của các thiết bị có thể tạo ra điện từ không khí loãng.

Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng hơn khi thế giới đang tìm kiếm những cách thức sáng tạo khác nhau nhằm tránh xa việc tiêu thụ các nhiên liệu hóa thạch và hướng tới các nguồn năng lượng không bị carbon hóa.

Trong khi các công nghệ có sẵn như năng lượng mặt trời và năng lượng gió đang được mở rộng quy mô, chúng lại bị hạn chế bởi sự không ổn định về tần suất - nơi chúng không thể tạo ra năng lượng liên tục hoặc theo yêu cầu cho sẵn trước đó. Từ đây, một thiết bị tạo năng lượng dựa trên enzyme có thể được bật tắt theo ý muốn, giống như một máy phát điện có thể là cơ hội tiềm năng cho con người trong tương lai.

Nguồn năng lượng tái tạo mới

Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu biết rằng vi khuẩn sống ở những vùng nghèo dinh dưỡng chuyển sang hydro từ khí quyển như một nguồn năng lượng. Điều này đã được quan sát thấy trong các môi trường khắc nghiệt như đất ở Nam Cực, miệng núi lửa và ở độ sâu của đại dương. Tuy nhiên, cơ chế chính xác về cách chúng khai thác hydro vẫn chưa được khai thác rõ ràng.

Sau đó, các nhà nghiên cứu tại Viện khám phá y sinh học của Đại học Monash đã chuyển sang một loại vi khuẩn phổ biến trong đất, Mycobacterium smegmatis, để thăm dò thêm và chiết xuất một loại enzyme gọi là Huc, có thể chuyển đổi khí hydro thành dòng điện.

Họ sử dụng những kỹ thuật tiên tiến nhất để tìm hiểu thêm về cấu trúc và chức năng của enzyme. Các phương pháp như kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh (cryo-EM) đã được sử dụng để xác định cấu trúc phân tử của enzym. Trong khi đó, điện hóa học lại được sử dụng để chứng minh enzym có khả năng hoạt động ngay cả ở nồng độ phút 0,00005% trong không khí.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra enzyme ở dạng tinh khiết rất ổn định và cũng có thể tồn tại ở nhiệt độ khắc nghiệt. Các phòng thí nghiệm thường đóng băng enzyme ở nhiệt độ dưới 0 độ F (-20 độ C) để giữ cho chúng ổn định. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn phát hiện ra enzyme Huc cũng có thể duy trì ổn định ở nhiệt độ cao tới 176 độ F (80 độ C) và có thể sản xuất điện khi có hydro.

Các nhà nghiên cứu đã gọi enzyme này là "pin tự nhiên" có thể tạo ra dòng điện bền vững bằng cách sử dụng hydro. Điều này có khả năng dẫn đến sự phát triển của các thiết bị chạy bằng không khí nhỏ tạo ra điện từ.

Mặc dù các công nghệ mới cần nhiều cải tiến trước khi chúng có thể được nhân rộng, nhưng enzyme Huc được tìm thấy trong các sinh vật có nhiều trong đất và cũng có thể được nuôi cấy với số lượng lớn cho nhiều thiết bị cùng một lúc, mở ra triển vọng về một thế giới sử dụng năng lượng sạch trong tương lai.

Đức Anh Nguyễn