Phát hiện mới cho phép sản xuất ra điện sạch từ không khí

Theo dõi MTĐT trên

Các nhà khoa học nghiên cứu họ hàng của vi khuẩn gây bệnh lao và bệnh phong có thể tạo ra một loại enzyme chuyển đổi hydro thành điện năng và có thể được sử dụng để tạo ra một nguồn năng lượng sạch mới từ không khí loãng.

Enzyme, được đặt tên là Huc, được vi khuẩn Mycobacterium smegmatis sử dụng để lấy năng lượng từ hydro trong khí quyển, cho phép nó tồn tại trong môi trường khắc nghiệt, nghèo dinh dưỡng.

Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Monash ở Australia xác định và cô lập một enzyme tên là Huc từ vi khuẩn Mycobacterium smegmatis chuyên xử lý hydro đã tiêu thụ và chuyển đổi thành điện. Loại enzyme này có tiềm năng sử dụng để cung cấp điện cho các thiết bị nhỏ và cấy ghép.

Chris Greening, giáo sư vi sinh vật học ở Đại học Monash, và cộng sự công bố kết quả nghiên cứu hôm 8/3 trên tạp chí Nature. Ông chia sẻ: “Chúng tôi biết vi khuẩn có thể sử dụng hydro trong không khí như một nguồn năng lượng nhằm giúp chúng phát triển và tồn tại, bao gồm trong đất Nam Cực, miệng núi lửa và biển sâu. Nhưng trước đây chúng tôi không biết vi khuẩn làm vậy bằng cách nào”.

Ông nói thêm: “Khi bạn cung cấp cho Huc lượng hydro đậm đặc hơn, nó sẽ tạo ra nhiều dòng điện hơn. Điều đó có nghĩa là bạn có thể sử dụng pin của nó cho các thiết bị phức tạp hơn, như đồng hồ thông minh hoặc điện thoại thông minh, máy tính xách tay và thậm chí có thể là ô tô”.

Dù hydro chỉ chiếm 0,00005% không khí, enzyme Huc có thể tiêu thụ hydro dễ dàng. Tuy vi khuẩn loại bỏ 70 triệu tấn hydro mỗi năm từ khí quyển, cấu trúc phân tử của Huc cho thấy enzyme tách phân tử hydro để hình thành một chuỗi vận chuyển electron, tạo ra mạch điện trong tế bào.

Nhóm nghiên cứu trải qua 5 năm và vài lần lâm vào ngõ cụt để cô lập Huc, nhưng khi làm được, họ rất kinh ngạc trước nhiều đặc điểm của enzyme mới. Huc có thể lưu trữ trong thời gian dài và cực kỳ linh hoạt, đồng thời giống như một bộ pin không bao giờ cạn điện, chừng nào vẫn còn một lượng nhỏ hydro trong không khí xung quanh.

Theo Ashleigh Kropp, đồng tác giả nghiên cứu, có thể đông cứng enzyme hoặc làm nóng tới 80 độ C và nó vẫn duy trì khả năng sản xuất điện. Điều đó phản ánh tại sao enzyme giúp vi khuẩn sống sót trong những môi trường cực hạn nhất.

Tuy nhiên, đến nay, nhóm nghiên cứu mới chỉ sản xuất được một lượng nhỏ điện từ nguồn cung cấp enzyme hạn chế. Ứng dụng thực tiễn ban đầu của nó là dùng làm ô pin cho thiết bị nhỏ (đồng hồ, bóng đèn LED hoặc máy tính đơn giản).

Theo Rhys Grinter, đồng trưởng nhóm nghiên cứu ở Viện phát hiện y sinh thuộc Đại học Monash, với kinh phí và mật độ enzyme ngày càng tăng, Huc có thể cung cấp điện cho một chiếc xe trong tương lai. Nhóm nghiên cứu tin tưởng công nghệ dựa trên Huc có thể cung cấp nguồn năng lượng sạch với mức giá cạnh tranh.

Grinter chia sẻ: "Quá trình sản xuất Huc có thể mở rộng quy mô và nó có thể được tạo ra từ nguyên liệu thô đơn giản (như sản phẩm nông nghiệp) và rẻ tiền so với xúc tác hóa học dựa trên bạch kim đắt đỏ để biến đổi hydro. Chúng tôi chưa biết chính xác chi phí sản xuất pin nhiên liệu chứa Huc ở giai đoạn này, nhưng mức giá sẽ tương đương thiết bị điện với độ phức tạp tương tự, khiến nó khả thi về mặt kinh tế".

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.

Hải Đăng (T/h)