Una enzima muestra cómo producir electricidad sólo con aire: «No hay límite para producir energía limpia»

La ciencia no para, pues no en vano es el motor del progreso y la tecnología. Y actualmente la investigación aplicada a la generación de energía limpia se ha convertido en una de las principales actividades de la comunidad científica, que es plenamente consciente de los retos a los que se enfrentará la humanidad en las próximas décadas.

Mientras muchos científicos se centran en evolucionar métodos ya conocidos y consolidados como la energía solar y eólica o las baterías de iones de litio, otros trabajan en desarrollar nuevas técnicas como pueden ser las baterías de sodio o la energía undimotriz.

Pero también existe un grupo de investigadores que busca otros métodos más eficientes y limpios que permitan renunciar a cualquier tipo de contaminación medioambiental para generar energía.

«Huc es muy estable. Es posible congelarla o calentarla a 80 ºC, y conserva su poder para generar energía»

La enzima Huc es la clave

Y esto último es lo que creen haber conseguido un grupo de investigadores de la Universidad Monash, de Australia. A través de un artículo publicado en la revista científica Nature, el equipo de investigación dirigido por el Dr. Rhys Grinter, la estudiante de doctorado Ashleigh Kropp y el profesor Chris Greening, del Biomedicine Discovery Institute, han desvelado un hallazgo que ha dejado perpleja a la comunidad científica.

Se trata de una enzima elaborada por las bacterias que utiliza el hidrógeno presente en el aire para generar electricidad. Esta encima se llama Huc y permite a las bacterias sobrevivir en el suelo, en los océanos, en los cráteres volcánicos e incluso en la Antártida.

«Hace tiempo que sabemos que las bacterias pueden usar las trazas de hidrógeno en el aire como fuente de energía», explica el profesor Greening. «Pero no sabíamos cómo lo hacían, hasta ahora».

Cómo genera electricidad la enzima Huc

Una de las peculiaridades de la enzima Huc es que, a diferencia del resto de enzimas y otros catalizadores químicos conocidos, es capaz de consumir gas hidrógeno por debajo de los niveles atmosféricos.

Gracias a eso es capaz de producir pequeñas corrientes eléctricas a partir del aire o de hidrógeno añadido. Pero ahora la comunidad científica ha entendido cómo es el proceso.

«Lo que realmente queríamos hacer era aislar a Huc de una bacteria capaz de eliminar el hidrógeno atmosférico», dice el Dr. Grinter. «Eso es algo difícil de hacer, porque a menudo estas bacterias ambientales son difíciles de cultivar. Entonces, desarrollamos una serie de nuevos métodos para, primero, hacer crecer la bacteria, luego abrirla y luego usar la química para tratar de aislar este único componente».

La bacteria Mycobacterium smegmatis, que generalmente vive en el suelo, no causa enfermedades y ha sido muy estudiada, fue la elegida para el experimento. «Además, una de las cosas importantes para estudiar bacterias o purificar los componentes es poder cambiar sus genomas. Agregue genes, quítelos y coloque un poco de ADN adicional que le permita purificar los complejos. Estas herramientas existen para M. smegmatis», amplía Grinter.

«Descubrimos que Huc tiene un componente adicional que no sabíamos que existía», dice. «Usando esto, Huc forma un gran complejo, y cuando lo eliminamos, Huc ya no forma ese gran complejo. Resulta que este componente y el complejo son realmente importantes para el funcionamiento de Huc en las células».

Adicionalmente, el trabajo de laboratorio mostró que Huc purificado se puede almacenar durante largos períodos. «Es muy estable. Es posible congelar la enzima o calentarla a 80 ºC, y conserva su poder para generar energía», dice Kropp. «Esto refleja que esta enzima ayuda a las bacterias a sobrevivir en los ambientes más extremos».

¿Para qué puede usarse la enzima Huc en el campo de la energía?

«Si bien hay mucho trabajo por hacer para que esto suceda, hay una serie de aplicaciones potenciales», dice el Dr. Grinter.

Dichas aplicaciones son variadas. Por ejemplo, su uso como detector de hidrógeno, ya que produce corriente eléctrica en su presencia. Además, su sensibilidad es extrema, por lo que permitiría mediciones muy precisas.

Pero, seguramente, la aplicación más interesante de la enzima Huc es la generación de energía para pequeños dispositivos electrónicos con la simple presencia de aire o bajas concentraciones de energía.

Además, a través de la adición de hidrógeno verde en grandes cantidades -una tecnología en auge y desarrollo-, la producción de energía limpia podría ser infinitamente mayor.

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

«Además de las posibles aplicaciones de la investigación, este trabajo es realmente importante porque puede ayudarnos a comprender cómo funciona nuestro planeta. Entre el 60 % y el 80 % de las bacterias en los suelos, especialmente los suelos privados de nutrientes, tienen enzimas como Huc y absorben hidrógeno constantemente», amplía.

«Absorben 70 millones de toneladas de hidrógeno cada año, y esto da forma a la composición de nuestra atmósfera, lo que hace que este proceso sea importante para modular el clima. Comprender la bioquímica de este proceso puede permitirnos aprovecharlo para estabilizar nuestro clima en el futuro», concluye.

Fuente: Universidad MonashFotos: Universidad Monash