کشف نو علمی: فراوری برق از هوا ممکن شد - مجله وتورلد

آنزیم یافت شده در یک باکتری خاکی به وسیله دانشمندان، پتانسیل فراوری برق از هوا و استفاده به عنوان باتری زیستی را دارد.

دانشمندان به تازگی یک باکتری موجود در خاک را از نظر ژنتیکی مورد آنالیز قرار دارند که قادر است در شرایط خاص، از هیدروژن به عنوان منبع انرژی استفاده نماید. آن ها ادعا دارند که آنزیم موجود در این باکتری، می تواند امکان فراوری برق از هوا را برای انسان فراهم سازد.

فراوری برق از هوا؛ واقعیت یا رویاپردازی؟

اگرچه گرفتن انرژی از هوا می تواند در نگاه اول کمی عجیب به نظر برسد؛ اما بعضی باکتری های خاک می توانند با جذب مقادیر کم هیدروژن از هوا در شرایط غذایی نامساعد، زنده بمانند. در حقیقت این باکتری ها، سالانه 70 میلیون تن از هیدروژن اتمسفر زمین را مصرف نموده و نقش مهمی در چرخه این عنصر ایفا می نمایند.

طبق مقاله نو چاپ شده در نشریه معتبر نیچر، پژوهشگران دانشگاه مانش در استرالیا، تحقیقات خود را روی باکتری با نام علمی Mycobacterium smegmatis متمرکز نموده اند که از آنزیمی برای مصرف هیدروژن موجود در هوا بهره می برد. آنزیم مذکور که هیدروژناز نام دارد، می تواند پس از چند دقیقه مجاورت با هیدروژن، جریان الکتریکی فراوری نماید و پتانسیل یاری گرفتن از آن برای تامین انرژی دستگاه های کوچک، مطرح شده است.

هیدروژن، یکی از ساده ترین مولکول های هستی است که تنها از دو اتم یکسان تشکیل می گردد. آنزیم مورد بحث، می تواند پیوند میان این دو اتم را بشکند و با آزاد کردن الکترون آنها، جریان برق فراوری کند. این الکترون ها در داخل سلول داخل مسیر خاصی به نام چرخه انتقال الکترون حرکت می نمایند که وظیفه اصلی تامین انرژی فعالیت های باکتری را برعهده دارد.

تصویر باکتری Mycobacterium smegmatis زیر میکروسکوپ الکترونی

شایان ذکر است که در گذشته، کوشش های بسیاری برای استفاده از کاتالیزور ها جهت بهره مندی از هیدروژن موجود در هوا، اجرا شده بود؛ اما اندازه هیدروژن در مقایسه با سایر گاز ها در اتمسفر زمین، بسیار کم است و غلظت پایین آن، همواره مانع فراوری برق از هوا بوده است. بعلاوه اکسیژن که یکی از گاز های فراوان در هوا به شمار می رود، معمولاً می تواند در عملکرد اغلب کاتالیزور های مصرف نماینده هیدروژن، تداخل ایجاد نماید و آن ها را از کار بیندازد.

دانشمندان برای استخراج آنزیم هیدروژناز از باکتری ها، مجبور به تغییر ژن های سلول بودند تا بتوانند با افزودن توالی شیمیایی خاصی به آنزیم، امکان جداسازی آن را فراهم سازند. خارج کردن نمونه ای مناسب از آنزیم به وسیله آن ها چندان کار آسانی نبوده و سال ها به طول کشیده است؛ اما در نهایت پیروز شدند آنزیمی با پایداری بالا و دامنه عملکرد در دمای بین 80- یا 80 درجه سانتی گراد، بدست آورند.

ساختار سه بعدی آنزیم هیدروژناز

مطالعات بیشتر روی آنزیم اشاره شده، نشان داد که می تواند در غلظت های پایین تر از هیدروژن اتمسفر زمین هم به فعالیت خود ادامه دهد و مجاورت با اکسیژن نیز تاثیری روی عملکرد طبیعی آن نمی گذارد. محققان اشاره دارند که اندازه فراوری این آنزیم فعلاً در سطح آزمایشگاهی است؛ ولی اگر بتوان آن را به سطوح گرم یا کیلوگرم نزدیک کرد، می توان انتظار باتری های زیستی پایدار را در آینده داشت که می تواند جایگزین گزینه های رایج فعلی مثل انرژی خورشیدی گردد.

با وجود این که فراوری برق از هوا به یاری آنزیم طبیعی امکان پذیر شده است؛ اما ضعیف بودن جریان الکتریکی ناشی از آن، موجب می گردد تا تنها برای تامین انرژی وسایل خاص مثل ساعت های ساده و پایشگر های سلامت کاربرد داشته باشد. فراوری حسگر های زیستی مبتنی بر این آنزیم، می تواند به حوزه داغی در آینده تبدیل گردد که کاربرد های متعددی را برای بشر فراهم خواهد ساخت.

منبع: دیجیاتو