Une enzyme découverte transforme l’air en électricité, une nouvelle façon propre de réaliser vos rêves énergétiques

Des scientifiques australiens ont découvert une enzyme qui convertit l'air en énergie en utilisant les faibles quantités d'hydrogène présentes dans l'atmosphère pour créer un courant électrique.

L'enzyme en question s'appelle Huc (prononcé « Huck »). Il est fabriqué par des bactéries et les aide à croître et à survivre dans le sol, dans les océans, dans les cratères volcaniques et même en Antarctique.

Les microbiologistes de Monash ont maintenant découvert qu'il peut produire de l'électricité à partir de l'air.

Cette découverte importante est décrite dans la revue Nature. L'équipe de recherche était dirigée par le Dr Rhys Grinter de Monash, la doctorante Ashleigh Kropp et le professeur Chris Greening du Biomedicine Discovery Institute.

Le laboratoire du professeur Greening est spécialisé dans la manière dont les bactéries obtiennent de l'énergie. Le laboratoire du Dr Grinter se concentre sur les machines moléculaires qui composent les bactéries et sur leur fonctionnement.

"Nous savons depuis un certain temps que les bactéries peuvent utiliser les traces d'hydrogène présentes dans l'air comme source d'énergie", a déclaré le professeur Greening. "Mais nous ne savions pas comment ils faisaient cela jusqu'à présent."

Huc fonctionne comme un piégeur d’hydrogène gazeux et, contrairement à toutes les autres enzymes et catalyseurs chimiques connus, il peut consommer le gaz en dessous des niveaux atmosphériques.

De cette façon, c'est comme une batterie naturelle, produisant un petit courant électrique à partir de l'air ou de l'hydrogène ajouté. La science est perplexe quant à la façon dont cela fonctionne. Cette découverte ouvre la voie à la création d’appareils qui produisent littéralement de l’énergie, sous forme d’électricité, à partir de l’air.

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"Ce que nous voulions vraiment faire, c'était isoler Huc d'une bactérie capable de récupérer l'hydrogène atmosphérique", explique le Dr Grinter. « C’est une tâche difficile à réaliser, car ces bactéries environnementales sont souvent difficiles à cultiver. Nous avons donc développé une série de nouvelles méthodes pour, d’abord, cultiver les bactéries, puis les ouvrir, puis utiliser la chimie pour essayer d’isoler ce composant unique.

La bactérie choisie était Mycobacterium smegmatis, découverte en 1884 en Autriche par un médecin, Sigmund Lustgarten, qui étudiait les maladies de peau. Bien qu'il soit isolé dans ce contexte, M. smegmatis vit généralement dans le sol, ne provoque pas de maladie et est relativement bien étudié en raison de son utilisation comme modèle d'organisme pour sa cousine la tuberculose.

« De plus, dit-il, l'une des choses importantes pour étudier les bactéries ou purifier leurs composants est de pouvoir modifier leur génome. Ajoutez des gènes, enlevez-les et mettez un peu d'ADN supplémentaire qui permet de purifier les complexes. Ces outils existent pour M. smegmatis.

Ashleigh Kropp, membre de l'équipe, a effectué une grande partie du travail de laboratoire, notamment en extrayant Huc des cellules bactériennes.

«Nous avons découvert que Huc possède un composant supplémentaire dont nous ignorions l'existence», dit-il.

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« En utilisant cela, Huc forme un grand complexe, et lorsque nous le supprimons, Huc ne forme plus ce grand complexe. Il s’avère que ce composant et ce complexe sont vraiment importants pour le fonctionnement de Huc dans les cellules.

Les travaux de laboratoire ont montré que le Huc purifié peut être conservé pendant de longues périodes.

« C'est très stable. Il est possible de congeler l'enzyme ou de la chauffer à 80° Celsius, et elle conserve son pouvoir de générer de l'énergie », explique Kropp. "Cela montre que cette enzyme aide les bactéries à survivre dans les environnements les plus extrêmes."

« Bien qu'il y ait beaucoup de travail à faire pour y parvenir, il existe un certain nombre d'applications potentielles », explique le Dr Grinter. « La synthèse de produits chimiques fins nécessite des modifications très spécifiques d’une molécule, qui peuvent être difficiles à réaliser chimiquement. Huc pourrait utiliser les électrons de petites quantités d’hydrogène présents dans l’air pour effectuer ces modifications chimiques, dans le cadre d’une synthèse chimique industrielle.

Huc pourrait également être utilisé comme capteur d’hydrogène. Huc produit du courant électrique lorsque l'hydrogène est présent. Lorsque Huc est placé dans un circuit électrique, ce courant peut être mesuré pour déterminer la concentration en hydrogène.