ابتكار طريقة لتوليد الكهرباء من الهواء عبر أنزيم جديد

اكتشف باحثون من جامعة "موناش" الأسترالية، إنزيمًا جديدًا يحوّل الهواء إلى طاقة كهربائية باستخدام كميات قليلة من الهيدروجين في الهواء؛ ما يفسح المجال أمام صناعة أجهزة مستقبلية لتوليد الكهرباء النظيفة من الهواء فقط.

وأشار الباحثون في دراستهم المنشورة في مجلة "نيتشر" العلمية، إلى أن الإنزيم ناتج عن بكتيريا ترابية تستخدم هيدروجين الجو كمصدر للطاقة في البيئات الفقيرة بالمغذيات.

وقال الأستاذ الدكتور كريس غرينينغ، المشارك في الدراسة، إن "بعض البكتيريا تستخدم الهيدروجين للنمو والتكاثر في بيئات قاسية، مثل: القطب الشمالي، والبراكين، وأعماق المحيطات، ولكننا اكتشفنا الآن آلية توليدها للكهرباء"؛ وفقا لموقع فيز دوت أورغ.

واستخرج الباحثون إنزيم "هوك" من نوع محدد من البكتيريا، التي تحوّل غاز الهيدروجين إلى تيار كهربائي بكفاءة استثنائية، على النقيض من جميع الإنزيمات الأخرى التي تنتجها البكتيريا، وتستطيع استهلاك الهيدروجين تحت مستوياته الجوية بما يصل إلى 5 أجزاء في العشرة ملايين من الجزيئات الغازية في الجو.

واعتمد الباحثون على تقنيات متطورة عديدة لإظهار الصيغة الكيميائية لمؤكسد الهيدروجين في الإنزيم، بالاعتماد على تقنية مجهرية متقدمة لتحديد البنية الذرية والمسارات الكهربائية فيه؛ ما سمح بالوصول إلى الإنزيم صاحب الصيغة الأبسط حتى الآن.

وأدخل الباحثون أيضا تقنية كهروكيميائية للتأكد من تركيز إنتاج الإنزيم للكهرباء. وأظهرت التجارب المخبرية إمكانية تخزين الإنزيم لفترات طويلة مع الحفاظ على استقراره، بتجميده أو تسخينه إلى درجة حرارة 80% ليعود بعدها إلى توليد الطاقة، ما يكشف كيفية مساعدة الإنزيم للبكتيريا على النجاة في البيئات الشديدة.

وتشبه آلية عمل الإنزيم بطارية طبيعية تنتج تيارًا كهربائيًّا مستدامًا من الهواء أو الهيدروجين المضاف.

ورغم أن البحث ما زال في مرحلة مبكرة، فإن اكتشاف الإنزيم يحمل آمالا واعدة في مجال تطوير أجهزة صغيرة تعمل على استهلاك الهواء بدلًا من الطاقة الشمسية على سبيل المثال.

وتمتاز البكتيريا المصنعة للإنزيم بتوفرها في الطبيعة مع إمكانية تكاثرها بكميات كبيرة؛ ما يعني اكتشاف مصدر مستدام غير مسبوق للطاقة النظيفة.

ويدرس الباحثون حاليًّا إمكانيات إنتاج الإنزيم بكميات كبيرة صناعيًّا، في خطوة لتوليد كميات كبيرة من الطاقة.