اكتشف الباحثون إنزيمًا يمكنه تحويل الهواء إلى كهرباء نظيفة

اكتشف الباحثون إنزيمًا يمكنه تحويل الهواء إلى كهرباء نظيفة –

اكتشف العلماء الأستراليون إنزيمًا يستخدم كميات صغيرة من الهيدروجين في الغلاف الجوي لتوليد الكهرباء ،..

مما يمهد الطريق لتطوير الأجهزة التي تولد الطاقة من الهواء فقط ،.. وفقًا لـ Called a دراسة نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature.

في حالة عدم وجود مصادر غذائية أخرى ، تعتمد العديد من أنواع البكتيريا الهوائية التي تعيش في التربة على استهلاك الهيدروجين في الغلاف الجوي للحصول على الطاقة ،..

وهي عملية تساهم بشكل كبير في تكوين الغلاف الجوي الذي نتنفسه ، حيث تزيل البكتيريا ما يقرب من 70 مليون هيدروجين سنويًا.

أطنان من الهيدروجين من الغلاف الجوي …
يمكن للبكتيريا أن تفعل ذلك لأن لديها إنزيمًا يؤكسد الهيدروجين ويستخرج الطاقة منه.

قام باحثون أستراليون بعزل وتنقية الإنزيم ووجدوا أنه يولد تيارًا مباشرًا عند تعرضه لكميات صغيرة من غاز الهيدروجين.

أفاد الباحثون أنه يمكن استخدام الإنزيم يومًا ما لتشغيل أجهزة..

من المعروف أن البكتيريا تستخدم كميات صغيرة من الهيدروجين الجوي كمصدر للطاقة ، مما يساعدها على الازدهار والبقاء في ظروف بيئية قاسية تفتقر إلى العناصر الغذائية ،.. بما في ذلك تربة القطب الجنوبي والمحيطات العميقة والفتحات البركانية. كيف تفعل البكتيريا هذا ، إليكم ما يكشفه بحث جديد.

استخرج الباحثون الإنزيم المسؤول عن أكسدة الهيدروجين الجوي من بكتيريا تسمى Mycobacterium smegmatis وأظهروا أن الإنزيم ، الذي أطلقوا عليه اسم “Huc” ، يحول غاز الهيدروجين إلى تيار كهربائي.

إن الإنزيم فعال للغاية ، على عكس جميع الإنزيمات والمحفزات الكيميائية المعروفة الأخرى ، فإنه يستهلك الهيدروجين بتركيز أقل بكثير مما هو عليه في الغلاف ، كما يقول ريس جراينتر ،..

الباحث في معهد اكتشاف الطب الحيوي بجامعة موناش في ملبورن ، أستراليا. فريق البحث. الهواء الذي نتنفسه ، بحسب بيان صحفي صادر عن جامعة موناش.

بطارية مشتركة ..

بعد أن أدرك الباحثون أن جينات البكتيريا تحتوي على سر تحويل الهواء إلى كهرباء ، قاموا بتحليل شفرتها الجينية لإيجاد الآلية التي سمحت لهم بذلك ، وكان الإنزيم عبارة عن إنزيم يولد الطاقة من غاز الهيدروجين ، آلة جزيئية.

غاز الهيدروجين هو أبسط جزيء كيميائي موجود في الطبيعة ، ويتكون من بروتونين موجبين الشحنة مرتبطين معًا بواسطة إلكترونين سالبين الشحنة. تكسر إنزيمات HC هذه الرابطة ،..

وتفصل البروتونات ، وتتحرر الإلكترونات ، وتتدفق هذه الإلكترونات الحرة بعد ذلك إلى دائرة معقدة تسمى سلسلة نقل الإلكترون لتزويد الخلية بالطاقة.

تشكل هذه الإلكترونات المتدفقة التيار الكهربائي ، لذلك يعمل إنزيم هيك مثل “بطارية طبيعية” يمكنها توليد تيار مستمر من الهواء. بينما لا يزال البحث في مراحله الأولى ،..

يمكن أن يؤدي اكتشاف إنزيمات جديدة إلى تطوير أجهزة طاقة صغيرة. الأجهزة التي تعمل بالهواء المضغوط ، مثل الأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية.

لتقييم قدرة الإنزيم على تحويل الهيدروجين إلى كهرباء ، استخدم الباحثون تقنية.

التحدي الفني ..

لم يكن الطريق سهلاً ، حيث استغرق عدة سنوات ووصل إلى طريق مسدود قبل أن يتمكن الباحثون أخيرًا من عزل عينة عالية الجودة من الإنزيم ودراستها بعناية ،..

لكن الأمر كان يستحق ذلك لأن الباحثين تمكنوا من معرفة أن الإنزيم هو أنتجت في شكل يسمح لها بتحمل درجات الحرارة من -80 إلى +80 درجة مئوية دون أن تفقد نشاطها.

يسمح هذا الثبات العالي بتخزين الإنزيم المنقى على المدى الطويل ، والذي يقول الدكتور آشلي كروب إنه يساعد البكتيريا على البقاء في أكثر البيئات قسوة “.

على عكس المحفزات الكيميائية الأخرى التي تستهلك الهيدروجين ، وجد الباحثون أن إنزيم “Hec” لا يتأثر بالأكسجين ، مما قد يثبط عمل باقي المحفز.

ويعتقد الباحثون أن دراستهم توضح كيف أن اكتشافا أساسيا حول كيفية تغذية البكتيريا لنفسها في التربة يمكن أن يؤدي إلى إعادة تصور كيمياء الحياة. وقد يؤدي أيضا إلى تطوير تقنيات للمستقبل.

مستقبل مستدام ..

لا يزال هذا البحث في مرحلة مبكرة، وهناك العديد من التحديات التقنية التي يجب التغلب عليها مثل زيادة الإنتاج، إلا أن توافر وشيوع البكتيريا التي تنتج هذا الإنزيم وإمكانية زراعتها بكميات كبيرة يمنح الأمل بتوفير مصدر مستدام للإنزيم، وسيعمل الباحثون في دراساتهم المستقبلية على إنتاج كميات كبيرة من الإنزيم، ويقدر ما ينتجونه حاليا بالمليغرام ويطمحون لزيادة كمية الإنتاج إلى كيلوغرامات، الأمر الذي سيتيح الاعتماد عليه كمصدر للطاقة النظيفة.

في الوقت الحالي، ستكون كمية الطاقة التي يوفرها الإنزيم من الهواء صغيرة، ولكن من المحتمل أن تكون كافية لتشغيل شاشة بيومترية، مثل تلك الموجودة في جهاز بصمة حضور الموظفين أو ساعة أو حاسوب بسيط، ومع توافر المزيد من الهيدروجين يمكن للإنزيم أن ينتج المزيد من الكهرباء الكافية لتشغيل الأجهزة الأكبر حجما.

لا تقف تطبيقات الإنزيم عند هذا الحد، إذ يمكن استخدامه في تطوير أجهزة استشعار كهروضوئية حساسة للكشف عن وجود الهيدروجين، ويعتقد الباحثون أن اكتشافهم يمكن أن يغير قواعد اللعبة في معالجة تغير المناخ.

مقالات مفيدة قد تهمك ..

• ما هي صعوبات التعلم، أسبابها و كيفية علاجها ؟
• أفضل 10 مواقع مسلسلات تركية مترجمة 2023 لا تفوّتها !
• افضل افلام اجنبية 2023 حسب موقع IMDb !
• 5 مواقع لـ تنزيل فيديوهات تيك توك دون علامة مائية

اقرأ/ي أيضا: تحميل أفضل ألعاب الأندرويد 2022

اكتشف الباحثون إنزيمًا يمكنه تحويل الهواء إلى كهرباء نظيفة-